Особенности человеческого мозга.

Автор Cirill, января 24, 2014, 17:31:47

« назад - далее »

ArefievPV


ArefievPV

Крыша поехала
https://lenta.ru/articles/2016/07/20/brain/
Какие возможности скрывает в себе человеческий мозг
Как устроен наш мозг и что происходит в нем? На основе чего человек принимает решения и чем они обусловлены? Об этом рассказал кандидат физико-математических наук, ученый секретарь Курчатовского комплекса НБИКС-технологий НИЦ «Курчатовский институт» Вячеслав Демин в лекции, состоявшейся в образовательном центре «Сириус». «Лента.ру» публикует выдержки из его выступления.

ArefievPV

Самая подробная карта человеческого мозга
http://www.popmech.ru/science/246932-samaya-podrobnaya-karta-chelovecheskogo-mozga/#full
Нейробиологи, работающие над проектом Human Connectome, составили самую точную карту коры головного мозга человека. Исследователям удалось определить 180 различных областей наружного слоя мозга, что в два раза превосходит все, что было известно ранее.

Новая карта коры головного мозга, составленная Дэвидом Ван Эссеном и Мэттью Глассером из Вашингтонского университета в Сент-Льюисе с помощью специалистов из ряда других институтов, подтвердила существование 83 ранее известных зон. Кроме того, ученые обнаружили 97 новых областей коры головного мозга человека, ответственных за сенсорную и моторную активность, язык и логические рассуждения.

Как и географам, нейрофизиологам для работы очень важно обладать хорошей картой, чтобы совершенствовать свое мастерство и лучше понимать то, с какой именно проблемой они имеют дело. Карта кортикальной области мозга наглядно демонстрирует, какие зоны несут ответственность за конкретные когнитивные функции и как они взаимодействуют друг с другом.

Проблема заключается в том, что этот механизм устроен куда сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Мозговые зоны различаются по клеточной структуре и белковой плотности, химическому составу нейромедиаторов и строению нейронов. На изучение подобных анатомических и физиологических особенностей часто нужны не только деньги и оборудование, но и специальное разрешение, которое не так просто получить — ведь речь идет об исследованиях и испытаниях на живых людях.

По словам Глассера, их проекту помогло удачное стечение обстоятельств. «Проект Human Connectome начался еще в 2010 году, и Национальные институты здравоохранения США дали нам два года на работу по совершенствованию методов сбора показателей МРТ и анализа данных. Это позволило нам получить гораздо более полную и качественную информацию, чем обычно», рассказывает он.

Проект во многом уникален и тем, что в нем участвуют эксперты нейровизуализации со всего мира. Используемое ими программное обеспечение также не имеет аналогов, а в качестве системы исследования выступила связка из методов архитектурного, функционального и топографического анализов. Этот алгоритм в итоге и позволил идентифицировать области, обычно остававшиеся невидимыми для исследователей.



Некоторые из 180 зон выполняли очевидную функцию, в то время как предназначение других было не столь очевидно. Например, область 55b, по данным Глассера, принимает участие в языковых процессах. Примерно у 90% здоровых молодых людей этот участок имеет типичную картину связей со соседними областями. Однако у некоторых участников исследования, общее число которых было 210, отображаются совершенно иные свойства, в том числе удивительная связь с зонами, задействованными в глазодвигательных процессах.

Помимо теоретических исследований, новые карты также помогут и хирургам, планирующим операции на головном мозге. Глассер и команда надеются, что их работа поможет в будущем изучить эффекты, оказываемые на клетки мозга старением, чтобы решать возрастные проблемы как можно эффективнее.

ArefievPV

Там, где остановилось время. Часть 1.
http://ladygodiva77.livejournal.com/106986.html

В заметке приводятся описания случаев неадекватного восприятия времени.
Процитирую часть текста (с возможными объяснениями причин такого явления).

"Легко предположить, что время течет с одинаковой скоростью для всех, но истории, подобные той, которую пережил Бейкер, показывают, что наш непрерывной поток сознания - это хрупкая иллюзия, сотканная и редактируемая нашим мудрым мозгом. Изучая, что на самом деле происходит во время таких необычных случаев, ученые пытаются понять почему и как наш мозг делает такие хитрые трюки со временем. Они также предполагают, что при некоторых условиях, все мы можем пережить искажение времени."

"Однако, почему это привело к тому, что у Бейкера изменилось восприятие времени? Некоторые ответы мы можем найти в исследованиях, которые пытаются выявить области, которые ответственны за наше восприятие времени. Под пристальным изучением находится область зрительной коры, называемая V5. Эта область, которая находится в задней части черепа, уже давно была определена, как отвечающая за определение движения объектов, но, воможно, у нее есть и более важная роль - измерять  течение времени. Когда Доменика Буэтти со своими коллегами в Университетской больнице Лозанны в Швейцарии простимулировала эту область магнитными полями, чтобы спровоцировать её активность, её испытуемым оказалось сложно сделать две вещи: они с трудом смогли отследить движение точки на экране, но это в принципе ожидалось, но также им оказалось сложно оценить - насколько долго на экране появлялись некоторые из точек.

   Одно из объяснений, почему в этом опыте испытуемые не смогли сделать эти две простые вещи, состоит в том, что наша система, которая отвечает за определение движения, имеет свой собственный секундомер, записывающий как быстро передвигаются вещи, которые находятся в поле нашего зрения. И когда его работа нарушается из - за повреждений мозга, мир вокруг нас замирает. В случае Бейкера, стояние под душем могло усугубить проблему, так как теплая вода привела бы  к оттоку крови от мозга в сторону конечностей, усиливая нарушение мозговых процессов."

" Другое объяснение проистекает из открытия, что наш мозг фиксирует  восприятие отдельными вспышками, словно кадры видеоролика. "Здоровый мозг восстанавливает пережитое и склепивает эти кадры вместе" - говорит Руфин Ван Руллен из Французского Центра Исследования Мозга и Познания в Тулузе, - "но если повреждения мозга нарушают способность склеивать фрагменты, то вы будете видеть только фрагменты сами по себе"."

Там, где остановилось время. Часть 2.
http://ladygodiva77.livejournal.com/109717.html

sanj

#259
иногда по выходе из сна мне требуется время чтобы понять где я и когда я... а иногда и кто я...

может область зрительной коры отключается ночью?

Tiktaalik

Цитата: sanj от июля 24, 2016, 15:54:53иногда по выходе из сна мне требуется время чтобы понять где я и когда я... а иногда и кто я...

может область зрительной коры отключается ночью?
Кратковременная амнезия это серьезный симптом, связанный с нарушением мозгового кровообращения, например, после перенесенного инсульта. Необходимо обратиться к врачу.

sanj

не было никакого инсульта.

вообще процесс загрузку напоминает. смотришь на потолок, стены, потом вспоминаешь, где ты, в какой комнате и т.д.

Tiktaalik

Цитата: sanj от июля 25, 2016, 17:48:24не было никакого инсульта.
Микроинсульты могут проходить и незамеченными, но это лишь одна из множества возможных причин нарушения кровоснабжения мозга, поэтому надо уточнить у врача. С этим шутки плохи. Может случиться полноразмерный инсульт, или это давит опухоль, засорены сосуды и т.д.
Цитата: sanj от июля 25, 2016, 17:48:24вообще процесс загрузку напоминает. смотришь на потолок, стены, потом вспоминаешь, где ты, в какой комнате и т.д.
Во время сна уменьшается частота дыхания и сердцебиения, что может усиливать кислородное голодание нейронов до критического уровня. По пробуждении же кровь приливает к пораженным участкам и происходит постепенное восстановление.

sanj


Gundir


sanj


ArefievPV

Нейроны соревнуются за память
http://www.nkj.ru/news/29199/
Информация, которая имеет отношение к одному и тому же предмету или ситуации, записывается в мозге одними и теми же нейронами, которые не подпускают к этой информации конкурентов из других нейронных сетей.

Нейробиологи, занимающиеся памятью, обычно работают с каким-то одним блоком информации, который откладывается в нервной системе – грубо говоря, с одним воспоминанием: это может быть воспоминание, например, о том, что в лабиринте нужно повернуть влево, или о том, что в какой-то клетке тебя ударят током, или, наоборот, чем-нибудь угостят (речь, понятно, идёт об опытах на животных). Но ведь мозг «записывает» внутри себя массу всего, и порой одновременно. И тут возникает важный, но пока ещё мало исследованный вопрос: как разные фрагменты информации взаимодействуют в нейронном хранилище?

Сейчас мы знаем, что информация записывается в мозге с помощью так называемых энграммных клеток. Под энграммой понимают след, оставленный раздражителем; если говорить о нейронах, то повторяющийся сигнал – звук, запах, некая обстановка и т. д. – должны провоцировать в них некие физические и биохимические изменения.

Если стимул потом повторится, то «след» активируется, и клетки, в которых он есть, вызовут из памяти всё воспоминание целиком. Иными словами, у нас энграммные («ключевые») нейроны отвечают за доступ к записанной информации, а чтобы сами они заработали, на них должен подействовать ключевой сигнал.

Их впервые описали в гиппокампе, который служит одним из основных центров памяти, но такие же энграммные клетки есть в миндалевидном теле, или амигдале, отвечающем за эмоции. Эксперименты с амигдалой и эмоциональными переживаниями навели нейробиологов на мысль, что энграммные нейроны миндалевидного тела конкурируют между собой за право зашифровать то или иное воспоминание; и выигрывают среди них обычно либо наиболее возбудимые клетки, которые активнее других реагируют на новый сигнал, либо те, в которых содержится больше белка под названием CREB – от него зависит формирование долговременной памяти.

Как проявляется конкуренция нейронов за память? Исследователи из Торонтского университета поставили следующий опыт: мышей после определённого звукового сигнала слегка били током по ногам, затем, спустя какое-то время, звучал второй сигнал, после которого тоже следовал удар током. Мыши выучивали оба звука: когда они потом слышали любой из них, то замирали на месте, демонстрируя обычную стрессовую реакцию грызунов (то есть ключевыми сигналами для энграммных клеток, будившими неприятные воспоминания, здесь оказывались звуки). То, какие нейроны в это время работали, можно было определить молекулярным анализом, по генам arc и homer1a (h1a) – если в нейроне обнаруживались следы деятельности гена arc, значит, данный нейрон был активен не далее как пять минут назад, если же в нейроне активировался ген h1a, значит, нервная клетка работала 30–40 минут назад.

То есть с помощью arc и h1a можно было различить, какие нервные клетки записали звуки, предупреждающие об опасности. Оказалось, что тут большую роль играет временной диапазон между сигналами: если во время обучения оба звука шли друг за другом в пределах шести часов, то оба они попадали к одним и тем же клеткам. Если же между обучением одному звуку и обучением другому звуку проходило от 18 до 24 часов, то память о них расходилась по разным популяциям нейронов.

Когда неприятное воспоминание, связанное со звуком номер два, подавляли – то есть звук уже не предшествовал электрошоку – у мышей заодно слабели неприятные ассоциации и со звуком номер один, но только в том случае, если изначально память насчёт того и другого формировалась в пределах вышеупомянутых шести часов. Поведенческий эксперимент вполне согласовывался с тем, что удалось увидеть на уровне нейронов: информация, поступившая в мозг в определённый временной промежуток, сохраняется в одной «микросхеме».

Наконец, авторы работы сделали ещё один опыт, попытавшись искусственно связать блоки информации, которые разделяли сутки. Мышей с помощью оптогенетических методов модифицировали так, чтобы их нейроны можно было стимулировать или подавлять световым импульсом. В результате, стимулируя группу нейронов, запомнивших первый звуковой сигнал, удалось в них же записать и второй сигнал, хотя сеанс обучения с этим вторым сигналом происходил, как было сказано, спустя 24 часа. Удалось сделать и обратное – разорвать связь межу воспоминаниями, сформировавшимися в пределах шести часов: здесь активность нейронов, наоборот, подавляли, так что информация о втором звуке переходила к какой-то другой конкурирующей группе.

Наконец, межнейронную конкуренцию удалось увидеть напрямую: в статье в Science Шина Джоссилин (Sheena A. Josselyn) и её коллеги пишут, что когда наставал черёд запоминать второй звук, нейроны, запомнившие первый звук, с помощью специальных сигналов подавляли активность других нервных клеток, так что память о втором звуке доставалась им же, то есть «нейронам первого звука».

Похожие результаты были получены ранее для гиппокампа, так что, очевидно, такая конкуренция нервных клеток есть общее свойство памяти, где бы она ни формировалась. Скорее всего, есть и другие параметры, помимо времени, которые обуславливают сцепленность воспоминаний, и, вероятно, именно благодаря конкуренции нейронов и их способности связывать блоки информации друг с другом мы не тонем в хаосе бессвязных воспоминаний.

ArefievPV

Язык влияет на мышление с младенчества
http://www.nkj.ru/news/29189/
Услышанные слова помогают думать маленьким детям – даже тем, которые говорить сами ещё не умеют.

Обычно мы считаем, что язык лишь отражает особенности нашего видения, наших мыслей и чувств. Но может ли сам язык влиять на наше мышление?

Раньше это был вопрос сугубо умозрительный, но в последнее время всё чаще появляются экспериментальные работы, из которых следует, что – да, язык воздействует на сознание. Так, в 1991 году в журнале Cognition была опубликована статья, в которой говорилось, что корейцы по сравнению с англичанами больше обращают внимания на то, как объекты соединяются друг с другом, насколько хорошо они друг к другу подходят.

В 1997 году в том же Cognition появилась похожая работа, но уже про японцев – они, как оказалось, предпочитают группировать предметы в соответствии с материалом, из которого они сделаны, тогда как английский выводит на первое место форму.

В 2007 году в журнале PNAS была опубликована статья, в которой говорилось, что русскоязычные люди быстрее различают оттенки синего цвета, нежели англоязычные. Наконец, год назад мы писали об экспериментах с двуязычными людьми, говорящими на английском и немецком языках: оказалось, что их мировосприятие отчасти меняется, и меняется именно под влиянием второго языка – другой синтаксис заставляет иначе смотреть на происходящее.

Возникает вопрос, в каком возрасте впервые проявляется влияние языка на мышление. И, казалось бы, сам собой напрашивается ответ, что это происходит в детстве, когда ребёнок выучивается говорить. Исследователи из Северо-Западного университета согласны с такой точкой зрения, но с одной оговоркой – по их данным, язык начинает влиять на сознание ещё до того, как человек произносит своё первое слово.

Девятимесячным детям, ещё не умевшим говорить, показывали ярко-раскрашенных существ, которые, появляясь в случайном порядке в середине экрана, разбегались либо влево, либо вправо, а потом исчезали. Суть опыта состояла в том, что «популяцию» существ обозначали либо одним словом, либо двумя словами, и в последнем случае одно слово предназначалось для тех, кто движется в одну сторону, а другое – для тех, кто движется в другую сторону. Эти слова слышали дети, наблюдавшие за существами.

Затем наступал черёд второй части эксперимента: разноцветные создания снова появлялись в центре экрана, а психологи внимательно следили с помощью специальной аппаратуры, куда посмотрят дети. По направлению взгляда ребёнка можно было понять, чего он ждёт от существа – что оно двинется влево или же вправо. Смысл тут был в том, чтобы понять, появилась ли связь между словесными категориями, обозначавших «правых» существ и «левых» существ, и мышлением. Связь действительно появилась: те дети, которые выучивали две категории, довольно хорошо предугадывали движение фигур; а вот те, которые слышали только одно общее для всех название, предугадать направление движения не могли. Статья по результатам исследования должна вскоре появиться в журнале Cognition.

Отсюда следует, что ещё в процессе первоначального освоение языка и ещё до того, как человек сам выучивается разговаривать, языковые категории влияют и на наше восприятие, и на умение работать и анализировать то, что нам удалось воспринять.

Возможно, в дальнейшем первоначальный такой языковой эффект изменяется под влиянием новых «данных», как языковых, так и не языковых, однако сам по себе столь раннее взаимодействие сознания и внешней речи весьма примечательно. Очевидно, новые результаты должны привлечь внимание нейробиологов и педагогов, занимающихся проблемами развития мышления.

ArefievPV

Что происходит в мозге во время гипноза?
http://www.popmech.ru/science/250962-chto-proiskhodit-v-mozge-vo-vremya-gipnoza/#full
Гипнотизер говорит, что ваши веки тяжелеют, вы медленно засыпаете... Группа нейробиологов из Медицинской школы Стэнфордского университета выяснила, что происходит в мозге во время гипнотического транса.

Ученые наблюдали работу мозга 57 добровольцев, когда те проходили сеанс управляемого гипноза по методике, которая используется в психотерапии для лечения тревожности, облегчения болей и борьбы с последствиями психологических травм.

Участник исследовательской группы Дэвид Шпигель (David Spiegel) отмечает, что гипноз, частично скомпрометированный практикой, на самом деле представляет собой очень любопытный феномен и мощный инструмент управления мозгом.

Чтобы провести эксперименты, Шпигель и его команда нашли людей из тех 10% населения, которые легко впадают в гипнотический транс. Из 545 участников такую способность проявили только 36 человек; еще 21 выступили в качестве контрольной группы.

Измерения активности головного мозга проводились с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии, которая фиксирует изменения в интенсивности кровотока внутри сосудов. Ученым удалось обнаружить три индикатора гипнотического транса. Первое — снижение активности в передней поясной коре. Второе — возрастание интенсивности коммуникации между другими участками мозга — верхней части префронтальной коры и островковой доли конечного мозга. Шпигель поясняет, что связь между этими двумя участками — это связь между телом и мозгом, способ восприятия мозгом положения и состояния всех участков тела.

И, наконец, третье — ухудшение связи между некоторыми участками префронтальной коры и сетью пассивного режима работы мозга. По мнению ученых, результатом этого становится то, что загипнотизированный не осознает собственные действия.

Люди, которые легко впадают в гипнотический транс, хорошо реагируют на лечение гипнозом: хронические боли и даже боль при родах становятся гораздо менее сильными. Именно поэтому ученым так важно понять, как работает мозг в этом загадочном состоянии.

Исследование опубликовано в журнале Cerebral Cortex.

ArefievPV

Как восстановить разорванные нервы
http://www.nkj.ru/news/29147/
Совместное действие молекулярных и зрительных стимулов помогает клеткам сетчатки восстановить контакт с мозгом.

Наша нервная система делится на центральную (головной мозг и спинной мозг) и периферическую (нервы, которые тянутся от головного и спинного мозга к внутренним органам и частям тела). И если периферические нервы в случае повреждения могут регенерировать, то у центральных нервных путей такой способности, к сожалению, почти нет: так, все мы знаем, что спинной мозг после повреждений восстанавливается крайне медленно, если вообще восстанавливается.

Сигналы в нервных цепочках бегут по нейронным отросткам, и в случае травмы рвутся самые длинные из них, аксоны, собранные в нервные пучки. Нервные клетки могли бы восстановить свои аксоны, но им мешают и недостаток белковых ростовых факторов, и формирование в месте повреждения защитного рубца, который препятствует росту нейронных отростков, и ряд других причин. (На всякий случай уточним, что тут речь идёт не о появлении полностью новых нейронов, а том, чтобы прежние клетки заново отрастили свои аксоны.)

Нейробиологи предприняли много попыток хоть как-то активировать восстановление центральных нервов: так, в опытах на мышах удалось «протянуть» аксоны повреждённого зрительного нерва с помощью стимулирующих химических сигналов, одновременно устраняя белки, которые подавляли восстановительный процесс. Успех каждый раз был весьма умеренный: растущие отростки нейронов, во-первых, не всегда дорастали до конца, а во-вторых, соединялись с неправильными напарниками, так что животные оставались незрячими.

Однако в новой статье в Nature Neuroscience Эндрю Хаберман (Andrew Huberman) из Стэнфорда и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Гарварда пишут, что зрительный нерв можно восстановить, если химические стимулы использовать в комплексе с визуальными.

Как известно, зрительный нерв, выходящий из глаза, образован отростками ганглионарных клеток сетчатки. Каждая из них воспринимает сигналы от множества фоторецепторов – палочек и колбочек. Суммарный сигнал, собранный ганглионарной клеткой, отправляется по её аксону в мозг.

Картина осложняется тем, что ганглионарных клеток существует несколько типов, каждый со своей специализацией: какие-то фиксируют движение, какие-то ловят только какой-то определённый цвет, и т. д. Можно себе представить, насколько разнообразны отдельные провода-«аксоны», составляющие «кабель» зрительного нерва – и ведь провода эти должны прийти в итоге в определённые зоны мозгового зрительного анализатора.

Теперь представим, что зрительный нерв повреждён, и перед нами стоит задача восстановить разорванное соединение: тут требуется не только понудить отростки ганглионарных клеток к росту, но и сделать так, чтобы по ту сторону повреждения каждый тип нейронного «провода» сформировал правильный контакт.

Заставить клетки нарастить аксоны можно с помощью специального белка, запускающего соответствующий ростовый сигнал. Сигнал этот в центральномозговых нервах быстро угасает, но исследователи модифицировали мышей так, чтобы стимулирующие белки у животных работали постоянно, а заодно вводили в их ганглионарные клетки сетчатки гены флуоресцентных белков, чтобы можно было следить за их ростом. Затем у мышей хирургическим путём повреждали зрительный нерв, и смотрели, что получится. Отростки клеток, как и ожидалось, росли, но полностью восстановиться не могли.

Другой группе мышей тоже портили зрительный нерв, но при том их никакими молекулярными стимуляторами не снабжали – рост аксонов у них пытались вызвать чисто зрительным стимулом, с помощью высококонтрастных картинок, которые мышам показывали в течение нескольких недель. Какой-то эффект был, но опять же не слишком большой – полностью восстановить зрительную «нервную проводку» таким манером было невозможно.

А вот когда оба способа, молекулярной и зрительной стимуляции, объединяли, то отростки ганглионарных клеток прорастали намного дальше и мало того, что достигали зоны перекреста зрительных нервов, но и находили нужный контакт для передачи своего сигнала.

К мышам возвращалось зрение, хотя, конечно, далеко не полностью; по словам авторов работы, это можно сравнить с тем, как полностью слепой человек вдруг смог сам передвигаться по комнате, обходя стол, шкаф и другие крупные предметы. (Что до мышей, то они, например, явно видели, как к ним приближается большой тёмный круг, и прятались, как если бы им угрожал пернатый хищник.)

Смысл полученных результатов здесь вовсе не в том, чтобы на их основе сделать какой-нибудь клинический терапевтический метод: для молекулярной стимуляции авторы работы использовали генную инженерию, которую в таком виде вряд ли можно применять на людях.

Главное здесь в другом – как оказалось, нервы центральной нервной системы всё-таки можно побудить к восстановлению, несмотря на то, что сам по себе они к этому совсем не склонны. Вряд ли зрительный нерв представляет собой тут что-то уникальное, и, возможно, похожим образом можно усилить и регенеративные способности спинномозговых проводящих путей – если только найти для них удачную комбинацию разнородных стимулов.

Конечно, опыты на мозге мыши проводились, но результаты и для человеческого мозга весьма актуальны, полагаю. ::)