Особенности человеческого мозга.

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

« назад - далее »

ArefievPV

Как мозг понимает то, что мы слышим?
http://www.popmech.ru/science/307382-kak-mozg-ponimaet-to-chto-my-slyshim/

Как мы слышим? Кто-то скажет: ушами. Но уши — только входное отверстие для звука. Слышат (как, собственно, и видят, осязают и обоняют) люди мозгом. Чтобы разобрать слова в море других звуков, сопоставить их с ранее приобретенным опытом и наконец понять смысл, требуется слаженная работа многих нейронов коры головного мозга. Новые подробности о том, как устроен этот процесс, узнали нейробиологи из Беркли.

Фильтрация звука происходит в несколько этапов. Сначала периферийные нейроны раскладывают весь поток звуковых волн на простые составляющие, затем другие нейроны работают как набор фильтров, которые сортируют звук по спектру — комплексной характеристике, в которой учитываются и амплитуда волны, и ее частота.

Процесс разложения всех звуков, которые слышит ухо — это восходящий путь. Есть еще и нисходящий — это распознавание осмысленных сигналов, например слов. Как оно происходит, менее понятно, чем то, как мозг обрабатывает входящие аудиоданные. Известно, например, что приобретенный недавно опыт помогает распознать в шуме звуки, которые человек, не имеющий соответствующего опыта, не слышит или не понимает. Значит, звук интерпретируется сквозь призму того, что человек слышал и понимал ранее.

Группа нейрологов из университета Беркли решила выяснить, как именно приобретенный опыт «настраивает» нейроны на распознавание звуков. Для этого участникам эксперимента давали прослушать специально подготовленную запись. Сначала человек слышал фразу на английском, на которую искусственно наложили много помех. Разобрать, что говорит диктор, было невозможно. Затем та же фраза проигрывалась уже без помех. В третий раз человек снова слышал искаженную запись, но в ней отчетливо различал слова. Во время прослушивания ученые фиксировали активность отдельных нейронов, ответственных за обработку звуковой информации, при помощи ЭЭГ.

Исследование оказалось не из тех, которые отвечают на большие вопросы науки, а из тех, которые показывают, как много предстоит изучить. Активность нейронов, которые наблюдали ученые, показала, как опыт мгновенно меняет способ обработки звука в мозге. Подтвердилось, что восприятие звука (как, впрочем, и запахов, и цвета) — динамичный процесс, который постоянно меняется под воздействием очень многих факторов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

ArefievPV

Дислексию объяснили неспособностью мозга адаптироваться
http://www.popmech.ru/science/308042-disleksiyu-obyasnili-nesposobnostyu-mozga-adaptirovatsya/

Исследователи из Массачусетского технологического института объяснили дислексию неспособностью мозга адаптироваться к повторяющимся стимулам.

Дислексия — неврологическое расстройство, при котором человеку сложно писать и читать. Многие страдающие дислексией вообще не способны разобрать или написать текст, при более мягких проявлениях чтение и письмо дается с большим трудом. При этом дислексики не уступают людям без этого расстройства в других областях деятельности.

Чтение — навык для человечества относительно новый, поэтому ученые уверены, что за неспособностью складывать буквы в слова стоит фундаментальное расстройство более древних функций головного мозга. Но какое?

Чтобы ответить на этот вопрос, ученые из Массачусетского технологического института решили измерить активность нейронов, которые участвуют в обработке визуальных и звуковых сигналов, поступающих в мозг. Сделали они это при помощи функциональной магнитно-резонансной томографии — метода, который измеряет количество крови, поступающей к индивидуальным клеткам мозга. Когда нейрон возбуждается, кровь приливает к нему, чтобы обеспечить его кислородом, и так ученые узнают о том, что клетка заработала.

Процессы обучения сопровождаются явлением, которое нейробиологи называют адаптацией. Если нейрон воспринимает стимул впервые, он включается «на полную». Со временем реакция слабеет; это означает, что клетка научилась обрабатывать стимул, и этот процесс больше не требует от нее так много энергии, как в первый раз.

В эксперименте MIT добровольцам, страдающим дислексией, и контрольной группе участников без дислексии показывали картинки, а закадровый голос называл предметы на них. Слова произносились либо одним, либо разными голосами.

Томография показала, что мозг человека с дислексией и без нее по-разному реагируют на повторяющиеся стимулы (в данном случае голос). У людей без дислексии реакция нейронов на один и тот же голос постепенно становилась менее выраженной, в то время как у дислексиков мозг реагировал на снова и снова повторяющиеся стимулы одинаково сильно. Адаптации не наблюдалось

В следующих экспериментах ученые проверили, как обстоит дело с восприятием и обработкой других видов стимулов. Участникам эксперимента говорили слова (повторяющиеся и разные), то же самое проделали без озвучки с изображениями объектов и человеческих лиц, а потом провели отдельный эксперимент с детьми-дислексиками и их ровесниками, которые только что научились читать. Результаты повторились во всех случаях: мозг дислексиков всякий раз реагировал на повторяющийся стимул как на новый.

Вывод ученые делают такой: при дислексии нарушены не специфические для чтения и письма функции, а механизм адаптации. Это похоже на ситуацию, когда человек слышит резкий звук: в первый раз он пугается, а затем постепенно привыкает. Если же механизм адаптации нарушен, человек никогда не привыкнет и всякий раз будет нервно вздрагивать, услышав, например, вой сирены.

В случае дислексии адаптация не работает в отделах мозга, которые ответственны за обработку звуковых и визуальных стимулов. Это сказывается и на выполнении других задач, но особенно влияет на процесс научения чтению и письму, для которых привычка — залог успеха.

Результаты исследования опубликованы в журнале Neuron.

ArefievPV

Как мы слышим друг друга сквозь шум
http://www.nkj.ru/news/30276/
Чтобы услышать правильное слово среди окружающего шума, наш мозг использует хитроумный нейронный механизм.

Мы редко задумываемся об этом, но на самом деле у нашего слуха есть одна удивительная способность – умение расслышать то, что нужно, даже если вокруг очень шумно.

Разговаривая с собеседником, например, на улице, где всё вокруг наполнено звуками машин и чужой речью, мы, тем не менее, понимаем друг друга, хотя слова, что мы говорим, часто попросту тонут в окружающем гаме. Всё выглядит так, как будто наш слух – точнее, наш мозг – сам дополняет нерасслышанные звуки. Очевидно, мозг использует тут какой-то трюк, и в статье в Nature Communications исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско объясняют, в чём этот трюк состоит.

В экспериментах Мэтью Леонарда (Matthew Leonard) и его коллег участвовали пять больных эпилепсией, которых должны были хирургическим путём избавить от заболевания и которым сделали предварительную операцию на головном мозге, вживив в него электроды для того, чтобы найти больные нейроны. К таким операциям часто подключаются нейробиологи, занятые решением фундаментальных задач – потому у таких больных (и с их согласия, разумеется) можно живьём увидеть работу человеческого мозга. За распознавание речи у нас отвечает верхняя височная извилина коры, и у каждого прооперированного пациента на неё поставили целую панель из 256 электродов, чтобы в деталях рассмотреть процесс «слышания нерасслышанного».

Участники эксперимента слушали слово, в котором один звук заслонял шум, и то, что удавалось расслышать, можно было понять двояким способом (например, если в слове «порода» выпадет «р», то услышанное можно будет понять и как «породу», и как «погоду»). Сигналы, которые испускает верхняя височная извилина, можно соотнести с разными звуками речи, то есть по её активности можно понять, какой именно звук узнал мозг. Оказалось, что в случае со словами по типу «породы», в которых один из звуков был закрыт шумом, верхняя височная извилина «слышала» вовсе не шум – она представляла себе на этом месте один из равновероятных звуков.

Хотя чистое восприятие звука и его интерпретация, по сути, разные задачи, в эксперименте «буквенный ответ» возникал в извилине спустя десятые доли секунды после того, как до мозга доносился шум посреди слова. Точно такое же время, то есть буквально те же доли секунды, нужно для того, чтобы различить ясно звучащее слово (например, слово «порода») и понять, что оно отличается от другого, похожего на него (то есть от «погоды»). Отсюда авторы работы делают вывод, что распознавание речевых звуков происходит, что называется, в реальном времени, и что здесь нет никакого размышления над правильным вариантом, которое могло бы иметь место после того, как пропущенный звук дошёл до «отдела интерпретации».

То есть всё выглядит так, что верхняя височная извилина, чья задача – слышать звуки речи, в сомнительных случаях нимало не раздумывает над тем, что она услышала, а просто подставляет пропущенный звук. А если слово непростое, вроде «погоды–породы», то звук окажется либо тот, либо другой, и, если слово стоит само по себе, то мы в конечном счёте и услышим либо один вариант, либо другой – потому что верхняя височная извилина случайным образом выберет либо одно, либо другое.

Но слова-то обычно стоят не сами по себе, а в предложениях, так что о том, что именно мы слышим, можно догадаться по контексту. Если мы с кем-то обсуждаем погоду, и собеседник произносит фразу «Сегодня на дворе плохая по...ода», где на месте многоточия у нас над ухом каркнула ворона, то мы всё равно услышим «погоду», а не «породу». Однако, когда участникам эксперимента предлагали послушать такие фразы, одновременно наблюдая за всё той же верхней височной извилиной, то оказалось, что извилина по-прежнему интерпретирует шум по-разному, подставляя на его место то правильные звуки, то неправильные. Но тогда сама собой возникает мысль, что выбор нужного звука зависит ещё от чего-то, ещё от какого-то центра контроля. Действительно, исследователям удалось обнаружить некую область ближе к переднему краю мозга, которая включалась примерно за полсекунды до верхней височной извилины и которая помогала услышать то слово, которое нужно.

Итак, что же происходит, когда мы не можем разобрать из-за шума пару-тройку гласных или согласных? Во-первых, речевой анализатор в верхней височной извилине, считывая речь из окружающих звуков, вполне способен подставлять нужные речевые звуки, не обращая внимания на помехи. Но если результат может оказаться двусмысленным, если требуется анализ контекста, то тогда подключается другая область коры, которая опережает верхнюю височную извилину, проделывает что-то вроде «семантического предсказания» и тем самым помогает услышать правильное звучание.

Как это происходит, как осуществляется процедура «семантического предсказания» со стороны той самой «дополнительной зоны», авторы работы надеются выяснить в своих будущих исследованиях.

ArefievPV

Существует ли эмоциональное похмелье?
http://www.popmech.ru/science/309662-sushchestvuet-li-emotsionalnoe-pokhmele/
Своеобразное «эмоциональное похмелье» длится еще долго после того, как событие, которое нас взволновало, закончилось. Более того, оно влияет на то, как вы запоминаете то, что с вами происходит, выяснили американские ученые.

Когда вы наблюдаете или участвуете в событиях внешнего мира, мозг обрабатывает их не просто как поток входящей информации. Эмоции, пережитые задолго до текущего момента, влияют на процесс обработки. Поэтому новые воспоминания не ложатся на «белый лист», а зависят от того, что вы видели, слышали и чувствовали раньше. К такому выводу пришли нейробиологи из университета Нью-Йорка.

«Эмоция — это состояние мозга, — объясняет автор исследования Лила Давачи (Lila Davachi), — и полученные нами результаты подтверждают, что это состояние влияет на наше восприятие и сохраняется в мозге в течение долгого времени».

Предыдущие исследования доказали, что память о событиях, сопровождавшихся эмоциональным возбуждением, сохраняется дольше, чем память о нейтральных происшествиях. А теперь Давачи и ее коллеги обнаружили, что пережитые эмоции влияют и на качество запоминания нейтральных событий, произошедших вскоре после волнительных.

Участникам эксперимента показывали изображения и видео, вызывающие эмоциональный отклик, а затем через 9−30 минут показывали несколько нейтральных картинок. Другой группе участников показывали все то же самое, но в обратном порядке. Эмоциональное возбуждение при просмотре видео и картинок измеряли по изменению электропроводности кожи и с помощью фМРТ мозга. Через шесть часов людям из обеих групп дали тест, проверяя, как хорошо они запомнили последовательность нейтральных изображений.

Первая группа сдала тест гораздо лучше второй. На объяснение этого результата указывают томограммы участников: нейронные паттерны, возникавшие при эмоциональном возбуждении, повторялись с течение 20−30 минут, и могли повлиять на то, как мозг подопытных обрабатывал эмоционально нейтральную информацию.

На процесс формирования воспоминаний об эмоционально нейтральных событиях влияют многие факторы: «ПМ», например, писала об исследовании, доказавшем, что физическая нагрузка через 4 часа после сеанса обучения помогает запоминать пройденное.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

ArefievPV

Найден первый точный способ диагностики сотрясения мозга
http://www.popmech.ru/science/310622-nayden-pervyy-tochnyy-sposob-diagnostiki-sotryaseniya-mozga/
Немецкие ученые нашли способ диагностики сотрясения мозга. Раньше врачам приходилось полагаться на слова пациента или применять громоздкое и дорогое медицинское оборудование.

Диагностика сотрясения мозга — сложная задача. Как правило, врачи полагаются на жалобы самого пациента и тесты на координацию движений, в редких случаях делают МРТ или КТ. Но эти методы, во-первых, не всегда надежны (особенно если пациент — ребенок и не может рассказать о том, как себя чувствует), а во-вторых неточны: у врачей до сих пор не было маркера, по которому можно было бы наверняка диагностировать сотрясение по томограмме.

Некоторые исследования указывали на то, что характерными маркерами сотрясения могут служить белки в крови, однако убедительного доказательства этому до сих пор не нашли.

Мозг многих пациентов с сотрясением неправильно выполняет самый первый этап обработки звуковой информации — выделение фундаментальной частоты звуковой волны. Это особенно мешает разбирать речь в шумных помещениях, поэтому специалисты из госпиталя при Мюнхенском университете Людвига-Максимилиана предположили, что выявить сотрясение можно по нарушениям работы мозга при обработке звуковых сигналов.

В эксперименте участвовало 20 детей, у которых несколькими неделями ранее диагностировали сотрясение мозга; контрольная группа состояла из здоровых детей. Ученые измерили активность нейронов, возникающую в ответ на звук речи из динамика.

Оказалось, что у переживших сотрясение реакция на звуки, особенно низкие, существенно слабее реакции, возникающей в здоровом мозге. Кроме того, существует прямая зависимость между ослабеванием активности мозга и тяжестью других симптомов. В повторных измерениях, сделанных через несколько недель, показатели пациентов с сотрясением сравнялись с показателями контрольной группы.

Работа немецких медиков вызвала огромный интерес врачей и ученых. Если результаты подтвердятся в более масштабных исследованиях, медицина наконец получит средство точной диагностики сотрясения мозга. Нина Краус (Nina Kraus), соавтор статьи об исследовании в журнале Scientific Reports, рассказала журналу Nature о дальнейших планах: она и ее коллеги работают над тем, чтобы приборы для измерения реакции мозга на звук стали мобильными и дешевыми. Тогда ими смогут пользоваться, к примеру, спортивные врачи, чтобы быстро диагностировать сотрясение у спортсменов.

ArefievPV

Больше от психологии, конечно... Здесь только ссылку размещу.

Как руки помогают думать
http://www.nkj.ru/news/30291/
Чтобы решить сложную проблему, нужно в буквальном смысле повертеть её в руках.

ArefievPV

Что такое синаптический прунинг?
http://www.popmech.ru/science/313512-chto-takoe-sinapticheskiy-pruning/
Знаете ли вы, чем принципиально отличается мозг ребенка от мозга взрослого? Тем, что у ребенка гораздо больше синаптических связей, и синестезия для него в каком-то смысле естественна. Но это не так хорошо, как кажется, и естественные процессы, происходящие в мозге, некоторые связи начинают убирать. Зачем они это делают?

А если бы мы могли слышать глазами? Или видеть носом? В то время, как малыши ещё помнят, каково это, взрослые исследуют вопрос с научной точки зрения. Мечтать о сенсорной насыщенности или радоваться эффективности мозга — решайте сами. К сожалению, наша психика плохо приспособлена к избытку сенсорной информации, поэтому в мозге постоянно идет естественный отбор и поиск наиболее эффективных путей. Это и есть процесс синаптического прунинга. А подробнее о нем вы узнаете из ролика, переведенного и озвученного студией Vert Dider.

Видео:
https://vk.com/video-55155418_456239455

ArefievPV

Эмоциональное восприятие музыки зависит от генов
http://elementy.ru/novosti_nauki/432909/Emotsionalnoe_vospriyatie_muzyki_zavisit_ot_genov

Нейробиологи исследовали влияние полиморфизма в генах рецепторов дофамина D2 на эмоциональное восприятие музыки. Они показали, что у носителей двух вариантов этого рецептора музыка и шум по-разному модулируют эмоциональный настрой. Первый вариант предопределяет улучшение настроения от музыки при нейтральном эффекте шума. У имеющих второй вариант аллеля D2 музыка слабо влияет на настроение, хотя шум его сильно ухудшает. Также у носителей этих двух вариантов D2 ученые выявили разницу в уровне возбуждения в тех участках мозга, которые отвечают за обработку эмоциональной информации.

ArefievPV

О моделировании мозговых структур...

Компьютер впервые воспроизвел работу нейронов-милиционеров
http://www.popmech.ru/science/313782-kompyuter-vpervye-vosproizvel-rabotu-neyronov-militsionerov/
Кибернетики из Массачусетского технологического института создали компьютерную модель нейронного контура — элементарной структуры мозга, предназначенной для обработки информации. Для этого ученые заставили программу работать по схеме «победитель получает все», в которой входящие сигналы, принимаемые многими нейронами, на выходе превращаются в сигнал одного единственного нейрона.

Группа Нэнси Линч (Nancy Lynch), профессора разработки программного обеспечения и проектирования в MIT изучала, как работает коммуникация в сетях ad hoc-типа — например, в чатах, в которых постоянно меняется состав пользователей. Недавно Линч решила приложить накопленные за годы этой работы знания к моделированию процессов, происходящих в живом мозге.

Существующие сегодня нейросети в довольно огрубленном виде повторяют структуру живого мозга. Они состоят из узлов с определенной (небольшой) вычислительной мощностью. Сигнал принимается узлами (в мозге их роль играют нейроны) первого уровня. Если объем информации превышает тот, что узел способен обработать, сигнал передается на следующий уровень, и так далее. Но до сих пор в нейросетях не было того, что есть в живом мозге — а именно узлов, функция которых сводится к тому, чтобы заставлять другие узлы «молчать», своеобразной клеточной милиции. В мозге это делают тормозящие (inhibitory) нейроны, создавая в работе нейронной сети своего рода петлю. Тормозящий нейрон дает сигнал, заставляющий другой нейрон «молчать», и, в зависимости от входящего сигнала, иногда выключают и самих себя. Такая петля оказалась принципиально важной составляющей модели: без нее вычисления просто не выполнялись.

Не работала и система с единственным тормозящим узлом. Оказалось, что для работы минимальной нейросети в модели требовалось как минимум два тормозящих «нейрона», второй (стабилизирующий) посылал слабые сигналы к прекращению работы после того, как первый (конвергирующий) переставал работать. Однако после двух минимальное необходимое количество тормозящих узлов растет очень медленно: на систему из 100 «нейронов» понадобилось всего 2 тормозящих; рост числа последних не давал увеличения скорости вычислительных операций.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы система работала, у тормозных узлов не должно быть никаких инструкций по части того, как именно фильтровать информацию. «Случай нужен нам, чтобы разрушить симметрию», — комментирует Меир Партер, один из соавторов исследования.

Работа кибернетиков позволяет взглянуть на живой мозг, в том числе человеческий, как на очень сложный компьютер. «Мы не вникали в нейрофизиологические механизмы — например, нас не интересовало то, какие белки приводят в действие нейроны», — поясняют исследователи. Большое видится на расстоянии; работа Нэнси Линч ставит перед нейробиологами новые вопросы: сколько тормозящих нейронов нужно мозгу? Почему их меньше, чем других разновидностей клеток мозга? Есть ли в живых организмах клеточные аналоги «стабилизирующих» узлов, которые оказались необходимы в компьютерной модели Линч? На эти вопросы ученым еще предстоит ответить.

ArefievPV

Мозг растёт дольше, чем считалось
http://www.nkj.ru/news/30443/
Участок коры, отвечающий за распознавание лиц, продолжает увеличиваться в объёме даже у взрослых людей.

Человеческий мозг меняется всю жизнь, однако считается, что с какого-то момента в объёме он уже не растёт, а дальнейшее его развитие происходит за счёт сокращения числа межнейронных контактов – синапсов. Это действительно развитие – если бы такой «редактуры» синапсов не происходило, то мозг оказывался бы захламлен лишними связями, лишними нейронными контурами, и плохо выполнял бы свою работу.

Однако, как оказалось, есть в нашем мозге такие участки, которые продолжают расти вплоть до вполне взрослого возраста. Ещё десять лет назад исследователи из Стэнфорда заметили, что некоторые зоны зрительной коры меняются со временем в разном темпе, одни быстрее, другие медленнее. С появлением новых методов магнитно-резонансной томографии, которые позволяют точно измерить изменения в объёме нервной ткани, стало возможным описать эту разницу в развитии более детально.

В эксперименте участвовали несколько десятков детей (в возрасте от 5 до 12 лет) и взрослых (от 22 до 28 лет), у которых с помощью обычной функциональной МРТ следили за активностью зон коры, отвечающих за распознавание лиц и мест, а объём тех же корковых зон оценивали с помощью количественной МРТ. В статье в Science авторы пишут, что коллатеральная борозда, которая отвечает за распознавание мест, была одинакова что у детей, что у взрослых – то есть, сформировавшись в детстве, она далее уже не менялась. А вот веретеновидная извилина, которая отвечает за узнавание лиц и которая находится всего в двух сантиметрах от коллатеральной борозды, приросла у взрослых на целых 12%.

Увеличение в объёме происходило не просто так. Дети и взрослые проходили тест на распознавание внешности: сначала они смотрели на какое-то лицо, которое им показывали под тремя разными углами, а потом должны были найти его же в ряду других похожих лиц – и оказалось, что взрослые узнают лица лучше, чем дети. То есть, по крайней мере, здесь мозг развивается, не только подрезая лишние синапсы, но и просто наращивая объём – причём так происходит у всех людей, вне зависимости от профессиональных занятий и вообще образа жизни.

Однако это не значит, что в веретеновидной извилине появляются новые нейроны (хотя, как мы помним, в мозге есть участки, где нейрогенез идёт и во взрослом возрасте). Скорее всего, у нервных клеток со временем просто появляется больше отростков-дендритов, что можно сравнить с лесом, в котором на одних и тех же деревьях появляется всё больше веток.

Очевидно, такое продлённое развитие «лицераспознавательной» зоны коры связано с исключительно сложной социальной жизнью человека как биологического вида. В детстве мы сталкиваемся с весьма ограниченным кругом лиц, среди которых – наши родители, близкие родственники, несколько товарищей – и, собственно, всё.

Взрослея, мы расширяем круг общения, важных, значимых лиц (во всех смыслах слова) вокруг нас становится больше. Кроме того, если сравнить со всем прочим, что мы видим, человеческие лица всё-таки очень похожи друг на друга, и, чтобы отличать их, нужно обращать внимание на множество небольших особенностей – потому-то мозгу для этой задачи и нужны дополнительные мощности.

ArefievPV

Не про человеческий мозг, но...

Как мозг охотится
http://www.nkj.ru/news/30514/
Нейронный центр охотничьего поведения находится в той части мозга, которую мы привыкли считать «центром страха».

Все мы знаем, как охотятся хищники – бегут (или выпрыгивают из засады), хватают, кусают. Хотя поведение это довольно сложное, его можно наблюдать у самых разных животных, в том числе и у тех, которые с точки зрения зоологии к хищникам не относятся: например, грызун, наткнувшись на сверчка, будет вести себя точно так же. Так что можно заключить, что в мозге у зверей (если ограничиться только млекопитающими) есть некая нейронная система, контролирующая хищническое поведение. Но где находится «охотничий центр»?

Нейробиологи давно заметили, что в мозге охотящейся крысы активируется центральная часть миндалевидного тела, или амигдалы – ее традиционно называют «центром страха», но на самом деле она участвует в формировании любых эмоций. Может быть, во время охоты амигдала реагирует на страх, который побочным образом возникает и у охотника тоже: ведь он тоже подвергает себя опасности?

Исследователи из Йеля решили проверить, так ли это, и модифицировали подопытных крыс так, чтобы «охотничьи» нейроны их миндалевидного тела можно было включать световым импульсом, с помощью оптоволокна, проведённого в мозг (такие методы называются оптогенетическими). В статье в Cell авторы пишут, что животные в ответ на нейростимуляцию начинали охотиться не только на сверчков, но и на совершенно несъедобные предметы, вроде крышек от бутылок. Более того, если в клетке вообще не было ничего, похожего на жертву, крысы всё равно вели себя так, как будто они что-то поймали и собираются съесть – они бросали все свои занятия и подносили ко рту передние лапы, будто держа в них что-то съедобное.

Но, может, у крыс просто повышалась агрессивность, или же у них включались пищевые центры, и «поведение охотника» было лишь побочным эффектом? Однако при том, что стимуляция миндалевидного тела заставляла животных активнее охотиться, ели они фактически столько же, сколько и обычные крысы, которых ничем не стимулировали. Кроме того, «охотники» всё же видели различия между друзьями и едой, и на своих товарищей они не набрасывались. То есть амигдала запускала именно охотничье поведение, а вовсе не голод и не общую агрессию.

Теперь остаётся только выяснить, что за конкретные нейронные цепи здесь задействованы. Миндалевидное тело управляет множеством сложных поведенческих реакций, и парадокс здесь в том, что эти реакции часто противоположны друг другу. С одной стороны, амигдала включается при груминге, когда животные чистят шерсть себя или товарищу, с другой – она же заставляет убегать от опасности, наконец, с третьей стороны, как мы только что убедились, амигдала побуждает к охоте.

Возможно, миндалевидное тело служит чем-то вроде диспетчера, переключающего разные поведенческие программы в зависимости от внешних обстоятельств, однако так ли оно на самом деле, нам ещё предстоит узнать.

MrMen

Интересная тема. И у меня есть вопрос: может ли бег приводить к ускоренному старению некоторых отделов мозга? (гиппокамп)
Как известно бег стимулирует нейрогенез в выше упомянутом гиппокампе, если я правильно помню: новые нейроны образуются из стволовых клеток мозга. Некоторые ученые считают, что запас этих клеток ограничен и не возобновляем, следовательно повышенная стимуляция нейрогенеза может привести к их истощению. Есть ли новая информация по этой теме?

ArefievPV

Алкоголь заставляет дольше помнить о плохом
http://www.nkj.ru/news/30527/
Под действием этанола в нервных клетках активируются специальные рецепторы, благодаря которым мозг удерживает неприятные воспоминания.

Одна из самых привычных «алкогольных» сцен в кино и литературе – это человек, пытающийся с помощью спиртного забыть какие-то неприятности, которые с ним случились. Действительно, считается, что выпивка дарит забвение, прогоняет стресс, избавляет от депрессии и т. д.

Однако на самом деле, когда мы так говорим, то смешиваем вместе много разных психических феноменов, на которые спиртное может действовать по-разному. Скажем, в случае депрессии алкоголь действительно может работать как быстрый антидепрессант. Но если говорить о неприятных воспоминаниях, то они под действием алкоголя, наоборот, только крепче впечатываются в память.

Исследователи из Института Джонса Хопкинса экспериментировали с мышами: животных сажали в клетку, в которой их било электрическим током по лапам, и одновременно они слышали определённые звуки, так что неприятные ощущения оказывались сцеплены в памяти с тем или иным звуковым тоном.

На следующий день мышей сажали в другую клетку, которая выглядела иначе, и снова прокручивали им те же звуки – в ответ животные явно пугались, замирая на месте, как это делают все грызуны в состоянии стресса. Убедившись, что мыши боятся, как надо, нейробиологи пересаживали их обратно в «электрическую клетку», и снова давали послушать условные звуковые сигналы, но только теперь никаких ударов током не было.

На следующий день процедуру повторяли, только звуковых сигналов теперь было немного больше. Постепенно мыши убеждались, что теперь звуки ничего страшного не предвещают, и переставали впадать в стрессовый ступор. (То, как страх уходит из животных, наблюдали с помощью специального оборудования, которое позволяло следить за движениями мышей – даже если животные вели себя чуть-чуть более раскованно, это было сразу видно.)

Однако в эксперименте была одна особенность: сразу после травматического опыта, когда их только-только подвергли испытанию электрическим током, часть мышей в течение двух часов в качестве питья получала вместо воды двадцатипроцентный раствор этилового спирта.

И вот оказалось, что те, которые, так сказать, выпивали после неприятностей, потом дольше боялись условных звуков, хотя, напомним, током их уже не били. То есть, судя по поведению животных, после алкоголя им труднее было забыть о том, чтó следует за звуком.

Известно, что стирание плохих воспоминаний зависит от того, как у нейронов в мозге работают GluR1– рецепторы к нейромедиатору глутамату. Они представляют собой белки, которым для активации нужна определённая модификация: когда к молекуле глутаматного рецептора в условленном месте прикрепляется остаток фосфорной кислоты, рецептор, до того пребывающий в цитоплазме нейрона, подходит к клеточной мембране и встраивается в неё в зоне синапса – межнейронного контакта.

Нервные клетки передают друг другу импульсы с помощью нейромедиаторов, выливающихся в синаптическую щель, так что теперь глутаматные рецепторы могут чувствовать сигналы, которые другие нейроны передают их нейрону с помощью глутамата. И, наконец, самое важное – чем больше таких рецепторов и чем активнее они работают, тем прочнее оказывается неприятное воспоминание: благодаря им нервные клетки могут беспрепятственно передавать код такого воспоминания друг другу.

Легко догадаться, что алкоголь действовал именно через рецепторы глутамата: в статье в Translational Psychiatry говорится, что число таких рецепторов было заметно больше в синапсах у тех мышей, которые получали алкоголь после испытания током. В нейронах гиппокампа (одного из основных центров памяти) на GluR1 появлялось много фосфатных групп, и они в изобилии встраивались в нейронную мембрану.

Если же мышам давали препарат перампанел (который используется как противоэпилептические средство и который меняет свойства клеточной мембраны так, что рецепторы не могут в неё прочно встроиться), то животные, когда им напоминали звуками о предыдущих неприятностях, боялись уже заметно меньше, – в стрессовой «заморозке» они оставались вдвое меньше времени.

Конечно, не стоит забывать, что опыты тут ставили на мышах, и что у человека, с его намного более сложной нервной системой и сложной психикой, алкоголь может влиять на плохую память по-разному, в зависимости от эмоционального состояния или, скажем, от того, употребляет ли пьющий антидепрессанты.

С другой стороны, есть все основания полагать, что рецепторы к глутамату точно так же действуют в отношении травматических воспоминаний и в человеческом мозге. И потому, чем больше мы будем знать, как на эти рецепторы влияют разные вещества, тем эффективнее мы сможем лечить больных посттравматическим синдромом, депрессией и прочими подобными психическими расстройствами.

ArefievPV

Сможет ли нейробиолог понять компьютер?
http://www.popmech.ru/science/320882-smozhet-li-spetsialist-po-mozgu-ponyat-kompyuter/
Ученые взяли процессор от компьютеров и приставок 70-х и представили, что совсем не знают, как он устроен. Используя методы современной нейробиологии, ученые попытались понять, как работает процессор. И у них почти ничего не получилось.

Нейробиологи очень любят сравнивать человеческий мозг с компьютером. Миллионы нейронов обмениваются сигналами и обрабатывают информацию подобно тому, как работают транзисторы в процессорах. Вот только о том, как работает мозг, нам до сих пор известно очень мало, а о том, как устроен компьютер, известно всё.

Эрик Джонас из Калифорнийского университета в Беркли и Конрад Кординг из Северо-Западного университета в Чикаго решили проверить, можно ли понять принципы работу компьютера, используя методы современной нейробиологии. В качестве «модельного организма» выбрали процессор MOS 6502, 1975 года, на котором работали компьютеры Apple II и игровые приставки Atari 2600 и Nintendo Entertainment System. У него всего 3510 транзисторов — это количество вполне можно смоделировать на современном компьютере так, чтобы видеть колебания вольтажа на каждом при выполнении любой задачи. Виртуальный 6502 — это 1,5 гигабайта данных в секунду.

Сломай и изучай

Нейробиологи часто наносят подопытным животным повреждения, чтобы узнать, какой отдел мозга выполняет ту или иную функцию. Так, несчастные мыши с изрезанным гиппокампом теряли способность распознавать объекты, и ученые заключили, что гиппокамп отвечает за эту функцию.

Тот же подход ученые попытались применить к 6502. Ученые «установили», например, что играть в игру Donkey Kong (в которой водопроводчик Марио швыряется бочками в огромную гориллу) невозможно, если не работает определенная группа транзисторов.

При этом другие игры спокойно запускались без этой группы. Если бы речь шла о мозге, ученые могли бы сделать осторожный вывод о том, что функция этой группы транзисторов заключается в том, чтобы играть в эту игру.

Но это совсем не так: на самом деле эти самые транзисторы только косвенно задействованы в обработке алгоритма Donkey Kong. Они были только частью цепи, выполняющей одну маленькую программу, нужную для запуска игры про гориллу, но ненужную для других игр.

Корреляция не означает причинно-следственную связь

Другой популярный у нейробиологов метод — наблюдать за активностью разных групп нейронов, когда мозг работает над конкретной задачей. В случае с процессором ученым удалось установить явную корреляцию между активностью пятью транзисторов и яркостью самого яркого пикселя на экране. Но и тут, казалось бы, громкое открытие оказалось ошибкой: эти транзисторы не были вовлечены в регулирование яркости пикселей на экране (на приставке Atari эту функцию вообще выполняет другой процессор, Television Interface Adaptor). А пять транзисторов, которые заинтересовали исследователей, только косвенно участвовали в принятии решений о яркости экрана.

По словам доктора Джонаса, главная проблема заключается в том, что нейрологические методики оказались неспособны выявить структуры, которые заведомо присутствовали в виртуальном процессоре, и плодили сущности, обнаруживая несуществующие связи и закономерности.

Процессор состоит из множества транзисторов, которые объединены в группы для решения простых логических задач, а те, в свою очередь, в еще более крупные группы. Но когда процессор работает, очень сложно увидеть логику за бесконечным мельтешением электрических разрядов в тысячах транзисторов одновременно, — объясняет Джонас.

Нам не нужно больше данных

В адрес Джонаса и Кординга сразу зазвучала критика. Нейробиологи обращали внимание на то, что процессор 6205 настолько непохож на мозг, насколько это вообще возможно, что, несмотря на все ограничения, нейронауки продвинулись далеко и получили вполне верифицируемые сведения о работе, например, зрительной коры.

Джонас и Кординг отвечают, что никогда не ставили себе цель дискредитировать нейробиологию и ее методы. Вместо этого ученые старались доказать, что иногда лучше иметь фундаментальное понимание того, как что-то работает, вместо того, чтобы наращивать доступный объем данных. Они приводят в пример амбициозный проект расшифровки генома человека Human Genome Project, успешно завершенный в 2003 году. Ожидалось, что расшифровка генома ответит на сотни вопросов обо всем — от рака до старения. Но оказалось, что выделить полезную информацию из огромного «текста», записанного «буквами» азотистых оснований, сложнее, чем просто переписать этот текст себе в блокнот.

ArefievPV

«Расщеплённый» мозг работает как одно целое
http://www.nkj.ru/news/30619/
После разделения полушарий человеческий мозг до какой-то степени сохраняет единое сознание.

Полушария нашего мозга соединены мощным сплетением нервных волокон, которое называется мозолистым телом. Кроме него, есть ещё несколько точек контакта, однако мозолистое тело – самый мощный «мост» между правым и левым полушариями, позволяющий им обмениваться информацией друг с другом.

В сороковые годы прошлого века возникла идея, что, если рассечь мозолистое тело, можно победить эпилепсию. Как известно, эпилептический припадок развивается из-за того, что патологическая активность небольшой группы нейронов быстро распространяется на весь мозг – но если не будет межполушарного «моста», то и припадок остановится.

После опытов на животных такие операции стали проводить и на людях, и вскоре оказалось, что, хотя от эпилепсии действительно удавалось избавиться, у пациентов начинали проявляться некоторые когнитивные странности. Например, «правши» совершенно не могли писать левой рукой и рисовать правой; могли определить правой рукой, что за предмет они ощупывают, и выбрать такой же на картинке, но не могли его назвать и т.д. В итоге нейробиологи пришли к выводу, что рассечение мозолистого тела ведет к рассечению сознания на две части – правополушарное и левополушарное.

Однако в недавней статье, опубликованной в журнале Brain, говорится, что ситуация с сознанием здесь не совсем такая, как описано в классических работах на эту тему. Исследователи из Антверпенского университета вместе с коллегами из Университета Неймегена, Политехнического университета Марке и Оклендского университета попросили двух добровольцев с полностью рассечённым мозолистым телом пройти несколько когнитивно-психологических тестов.

Человека сажали перед экраном, на котором возникали разные объекты, и нужно было сказать, во-первых, появился или не появился тот или иной объект, и, во-вторых, в какой части экрана он появился; кроме того, предмет на экране нужно было назвать, а это, как считается, вызывает наибольшее затруднение при разрыве межполушарных связей.

Отвечать на вопросы участники эксперимента должны были устно и письменно, причём писать нужно было правой и левой рукой. Ожидалось, что ответы будут разными в зависимости от того, с какой стороны появлялся объект на экране – потому что после рассечения мозолистого тела «левое» и «правое» сознания независимо друг от друга контролируют левую и правую половину поля зрения и левую и правую руки.

Например, если предмет появился слева, его увидело бы левое полушарие, и тогда левой рукой человек ответил бы «да», в смысле, предмет появился, тогда как правой рукой он написал бы «нет» – в смысле, что никакого предмета на экране нет. Точно так же должны были отличаться и устные ответы: речевой центр, который работает на доминантном полушарии, либо видел, либо не видел бы объект, в зависимости от его расположения.

Оказалось же, что вне зависимости от «правого» или «левого» появления предмета, его видели как бы целым мозгом: оба участника эксперимента отвечали «да» и устно, и письменно, обеими руками. Однако, например, сравнить два разных предмета, скажем, кружок и квадрат, они не могли: на вопрос, тот же ли самый объект они видят в правом и левом поле зрения, они отвечали «не знаю». Иными словами, мозг, несмотря на рассечение главного информационного «шлейфа», каким-то образом сохранял единое сознание – по крайней мере, оно было единым в некоторых проявлениях.

Это довольно сильно расходится с общепринятой точкой зрения, однако авторы работы настаивают на достоверности своих результатов. Объяснить, как так получается, можно будет только после новых исследований – если, конечно, для них получится найти добровольцев: такую операцию сейчас уже не делают, и число людей с «расщеплённым» мозгом по понятной причине быстро сокращается.