Автор Тема: Особенности человеческого мозга.  (Прочитано 51159 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #375 : Май 09, 2017, 04:32:11 »
Глубокое обучение помогло декодировать образы букв в мозгу человека
https://nplus1.ru/news/2017/05/08/deep-learning-letters

Китайские исследователи разработали новый метод декодирования видимых изображений из зрительной коры головного мозга человека. С его помощью можно по активности мозга узнать, какую букву или цифру показывают участнику эксперимента. Метод основан на глубоком обучении нейросетей на данных функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). По словам авторов, новый подход позволяет гораздо точнее воспроизводить образы, чем другие известные методы. Препринт исследования опубликован на сервере arXiv.org, кратко о нем сообщает MIT Technology Review.

Визуальная информация сетчатки глаза обрабатывается зрительной корой мозга. Первичная зрительная кора, в которую изначально попадает эта информация, состоит из примерно 140 миллионов нейронов. Главная сложность исследования соответствия между визуальными стимулами и активностью мозга состоит в отсутствии методов, способных быстро и с высоким разрешением анализировать активность клеток нервной системы. На сегодняшний момент одним из общепризнанных стандартов является метод фМРТ.

Функциональная магнитно-резонансная томография позволяет определять активность нейронов по изменению кровообращения в мозгу. Она связана с простой закономерностью — увеличение активности конкретной группы нейронов усиливает локальный кровоток к этой области мозга. Вместе с кровотоком увеличивается количество гемоглобина, несущего молекулы кислорода. Такой гемоглобин обладает диамагнитными свойствами (выталкивает магнитное поле), в отличие от парамагнитного (усиливает магнитное поле) деоксигемоглобина. Именно эти изменения в магнитных полях фиксирует фМРТ.

Однако у этого метода есть свои недостатки. В первую очередь концентрация гемоглобина растет с некоторой задержкой (около секунды) по сравнению с ростом активности нейронов. Также, фМРТ анализирует области пространства, размеры которых больше, чем один нейрон. Это воксели (объемные пиксели), в каждый из которых входят тысячи и десятки тысяч нейронов. Еще одна сложность при использовании метода — большое количество шумов в данных и сильная нелинейная корреляция между состояниями соседних вокселей.

При сопоставлении визуальных стимулов (изображений, демонстрируемых в экперименте) и активности вокселей необходимо учитывать эти нелинейные корреляции. Ранее многие методы анализа игнорировали этот аспект. Авторы новой работы воспользовались глубоким обучением чтобы учесть корреляции и отличать их от шумов считывания.

База данных для обучения была построена на данных более ранних экспериментов других научных групп. Ученые собрали более 1800 экспериментов фМРТ, записывавших состояние зрительной коры в ответ на демонстрацию визуального стимула — цифры, буквы или простой геометрической фигуры. 90 процентов этих данных исследователи использовали для обучения нейросети, оставшиеся 10 процентов — для проверки работоспособности методики.

По словам ученых, новая методика позволяет получать более контрастные и точные  реконструкции, по сравнению с ранними методами.

Среди возможных применений техники — создание нейроинтерфейсов человек-компьютер. Следующими шагами в развитии метода станет анализ более сложных визуальных стимулов и движущихся изображений. Последнее потребует использования рекуррентных нейросетей. Кроме того, по словам авторов, тот же самый подход с машинным обучением может помочь и в реконструкции другой информации — например, звуковой или моторной. 

Ранее с помощью фМРТ канадские ученые смогли предсказать способности человека к изучению второго языка. Нейрофизиологи из Северозападного университета использовали эту методику для анализа биологической основы эффекта плацебо, а японские исследователи из Brain Information Communication Research Laboratory Group смогли повлиять с ее помощью на оценку незнакомых лиц добровольцами (делая ее положительной или негативной).





Верхний ряд — визуальные стимулы. Нижний ряд — результат обработки фМРТ с помощью нейросети, обученной авторами. Между ними — результат работы более ранних алгоритмов

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #376 : Май 17, 2017, 20:14:06 »
Электростимуляция мозга возвращает сознание
http://www.popmech.ru/science/news-364372-elektrostimulyaciya-mozga-vozvrashchaet-soznanie/

Больным в вегетативном состоянии и состоянии минимального сознания научились возвращать сознание при помощи слабых электрических импульсов, направленных в область префронтальной коры головного мозга.

Серьёзные органические повреждения центральной нервной системы иногда приводят к коме — пограничному состоянию между жизнью и смертью, при котором отказывает большая часть функций организма. Если нарушены не все, а только часть функций — например, сохраняются двигательные рефлексы, но сознания нет, говорят уже не о коме, а о вегетативном состоянии пациента. Если же человек осознаёт сам себя, но при этом не может общаться с другими людьми, диагноз звучит как «состояние минимального сознания».

В 2014 году команде бельгийских нейробиологов удалось на несколько часов вернуть сознание и способность общаться 13 пациентам в состоянии минимального сознания и двум — в вегетативном состоянии при помощи транскраниальной электростимуляции.

Слабые электрические сигналы, подававшиеся через контакт, закреплённый в определённой области черепа, стимулировали активность нейронов в префронтальной коре головного мозга — области, где протекают процессы, связанные с сознанием. Через некоторое время после однократной стимуляции к пациентам возвращалось сознание. Однако через несколько часов эффект прекращался, и пациенты снова теряли сознание.

Учёные предположили, что более продолжительная стимуляция сможет вернуть сознание не на пару часов, а на более долгий срок, и повторили исследование. На этот раз мозг стимулировали по 20 минут каждый день пять дней подряд. Каждый из участников к началу эксперимента находился в состоянии минимального сознания минимум три месяца. На пятый день 9 из 16 участников эксперимента начали приходить в сознание: они реагировали на просьбы, узнавали разные предметы и даже могли контролировать свои движения. Улучшения продлились около семи дней с последнего дня стимуляции. Двое участников эксперимента даже могли, двигая отдельными частями тела, отвечать на вопросы врачей.

Несмотря на то, что стимуляция была направлена на префронтальную кору, стимуляция с большой долей вероятности распространялась на другие отделы мозга, тесно с ней связанные, и помогла временно восстановить взаимодействие между разными структурами в мозге, за счёт которого и достигается сознание.

Авторы исследования не уверены, что зависимость продолжительности эффекта от продолжительности стимуляции совершенно прямая. Потребуются новые эксперименты — в частности, чтобы установить, есть ли у этой методики побочные эффекты. Если клинические испытания подтвердят эффективность и безопасность электростимуляции мозга, эта практика может стать повсеместной. Приборы для стимуляции продаются уже сейчас относительно недороги; их смогут позволить себе даже семьи с ограниченным доходом.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #377 : Май 18, 2017, 04:27:44 »
Эмоции человека влияют на физическое здоровье: научное доказательство
http://www.popmech.ru/science/news-364582-emocii-cheloveka-vliyayut-na-fizicheskoe-zdorove-nauchnoe-dokazatelstvo/

P.S. Поначалу даже не хотел в этой теме размещать (полностью размещу заметку в другой теме). Как-то всё "расплывчато" подаётся... Может другой ресурс (хорошо бы "Элементы...") в ином формате подаст этот материал. Подождём...

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #378 : Май 23, 2017, 19:58:19 »
Про мозг обезьян, не человека (только косвенно касается, в плане эволюции и аналогичности некоторых функций)... Продублирую для порядка (только ссылку).

Из чего состоит социальная сеть мозга
https://www.nkj.ru/news/31323/
В мозге макак резуса есть зона, включающаяся только в ответ на социальные взаимодействия.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #379 : Июнь 01, 2017, 19:58:16 »
Зрительная кора предсказывает будущее
http://neuronovosti.ru/opticallobe-2/

Долгое время исследователи думали, что зрительная кора мозга, занимается исключительно восприятием и обработкой тех сигналов, которые поступают от сетчатки глаз. Однако недавно нейрофизиологи из Университета Радбоуд обнаружили, что эта область также участвует в прогнозировании будущих событий. Работа опубликована в Nature Communications.

Представьте, что вы стоите на тротуаре и готовитесь перейти улицу. Приближается машина, и нужно решить ­– стоит подождать или перейти дорогу до того, как машина проедет. Вы когда-нибудь задумывались, как вы предсказываете будущую траекторию автомобиля? Эксперимент Маттиаса Экмана и коллег-исследователей из Университета Радбоуд показывает, что первичная зрительная кора — основная визуальная область мозга — участвует не только в восприятии автомобиля, но и в прогнозировании ее будущего расположения.

Исследователи провели эксперимент, который имитирует подобную ситуацию. Вместо автомобиля участникам исследования показывали белую точку, которая быстро двигалась от левой части экрана к правой. Сам участник при этом лежал в томографе, где ему выполнялась функциональная МРТ. Картина мозговой активности в зрительной коре оказалась удивительно похожа на визуальный точечный стимул, который был показан на экране.

Важная часть эксперимента началась уже после того, как участники пронаблюдали за движением точки несколько минут. Теперь на экране была только точка в левой стороне экрана – начальном её положении. Интересно, что при этом картина активности зрительной коры была представлена не только этой отправной точкой, но и оставшимися точками последовательности.

«Наши результаты показывают, что мы формируем ожидания в отношении предстоящих событий, и  что зрительная кора может дополнить последовательность при частичном вводе информации», — комментирует Маттиас Экман.

О способностях зрительной коры к предсказанию свидетельствуют также результаты другого исследования. В нём участникам предложили сосредоточиться на изменении буквы на заднем фоне, совершенно не обращая внимания на движущиеся точки. Удивительно, что одна в зрительной коре при этом обнаружили ту же модель активности.

«Ваша зрительная кора предсказывает эти события, даже когда внимание находится в другом месте. Тот факт, что предсказание событий является независимым от внимания, говорит о том, что она отражает автоматический процесс», – продолжает Экман.

Конечно, этот эксперимент упрощён по сравнению с работой мозга в реальной жизни. Но, по словам исследователей, его результаты показывают нам, о том, как мы предвидим будущие события в постоянно меняющемся мире. Зрительная кора может постоянно прогнозировать события, происходящие вокруг нас ежедневно: например, подсказывает нам, как поймать летящий мяч. В будущем авторы работы намерены выяснить, какие области мозга взаимодействуют с зрительной корой в процессе таких предсказаний. Они ожидают, что гиппокамп – область мозга, связанная с памятью – играет важную роль в этом процессе.

P.S. Джефф Хокинс подобную идею уже высказывал... В другой теме ("Психика и мозг") это дело немного обсуждалось. Народ что-то тогда выражал несогласие. А тут, вроде как, частичное подтверждение идеям Хокинса... ::)

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #380 : Июнь 02, 2017, 04:23:13 »
Зрительная кора продолжает развиваться и во взрослом возрасте
http://neuronovosti.ru/visualcortex/

Канадские учёные опровергли факт остановки развития зрительной коры у взрослых. Исследователи выяснили, что она продолжает формироваться почти до 40 лет. Подробности исследования опубликованы в Journal of Neuroscience.

Ранее проведённые исследования на животных показывали, что область, отвечающая за визуальное восприятие – зрительная кора мозга, заканчивает своё развитие в первые годы жизни. Учёные планировали подтвердить это научное утверждение и обнаружить остановку изменений в возрасте пяти – шести лет.

Однако, в ходе исследования нейробиологи пришли к другим выводам. Они сделали анализ 30 образцов тканей мозга людей, которые умерли в возрасте от 20 до 80 лет и изучили белки-активаторы нейронов зрительной коры. Выяснилось, что лишь  интервал от 31,5 до 40,5 лет — это тот возраст, к которым область визуализации достигает полной зрелости.

По словам руководителя исследования, нейробиолога из Университета Макмастера Кэтрин Мерфи, в понимании работы мозга есть большие пробелы, одним из которых является представление о том, что сенсорные области мозга формируются в детстве и после этого остаются стабильными, что неверно.

Полученные выводы могут пригодиться в терапии некоторых нарушений зрения у взрослых. Если ранее считалось, что лечение предназначено только для детей, то с обнаружением способности взрослого мозга подвергаться изменениям, методы лечения более старшего поколения будут пересмотрены.  О том, как вообще развивается нервная система до рождения — читайте в нашем специальном материале.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #381 : Июнь 02, 2017, 04:27:13 »
Ссылка на специальный материал (упоминается в заметке):

...как появляется нервная система
http://neuronovosti.ru/neuro-dlya-chainikov-neuroembryology/

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #382 : Июнь 03, 2017, 05:19:42 »
Раскрыт нейронный принцип распознавания лиц
https://nplus1.ru/news/2017/06/02/face-recognition


Верхний ряд: оригинальное изображение и его реконструкция; на графиках: распределение нормализованных параметров лица по изображениям и длина векторов в 50-мерном пространстве параметров; D - примеры лиц с одним удвоенным значением параметра; Е - варьирование параметров

Нейрофизиологи из Калифорнийского Технологического института впервые детально описали механизм, с помощью которого человеческий мозг распознает лица. Оказалось, что принцип его работы похож на распознавание более простых характеристик, таких как цвета и формы объектов. За каждую конкретную черту отвечают свои нейроны, и их комбинированный сигнал позволяет человеку проанализировать увиденное и выяснить, например, знакомо ему это лицо или нет. При этом установить, что именно мозг считает «чертой», ученые смогли лишь в процессе машинного обучения. Исследование опубликовано в Cell.

На сегодняшний день ученым известно, какие нейроны в мозге отвечают за распознавание цветов, форм и размеров. Но как происходит быстрая, практически мгновенная оценка сложных объектов, — таких как человеческие лица, — до сих пор оставалось неясным. Ряд исследований показал, что в ходе процесса распознавания лиц в мозгу активируются специальные участки, работающие, по-видимому, исключительно для выполнения этой задачи. Однако было непонятно, как именно устроена их работа: активируются они в ответ на распознавание конкретных или похожих лиц и насколько большой объем информации они, таким образом, хранят.

Предыдущие работы, в ходе которых ученые пытались менять параметры «вручную», предлагая испытуемым посмотреть на изображения людей с разными размерами рта или глаз, не позволяли получить сколько-нибудь исчерпывающие данные. Проблема состояла в том, что черты лица трудно поддаются словесному и параметрическому описанию, и при оценке лиц мозг пользуется какими-то другими критериями, которые не удавалось задать в виде набора простых характеристик.

Чтобы обойти это затруднение, авторы новой работы воспользовались методами машинного обучения. Обработав 200 лиц, компьютерная программа сама «поняла» основные параметры, по которым они различаются. Таких параметров оказалось около пятидесяти. Около половины из них касались форм объектов, остальные описывали их цвет и текстуру. Комбинация всех параметров позволяла получать упрощенное изображение, вполне похожее на настоящее лицо. В восьмидесяти процентах случаев люди, которым показывали такие изображения, правильно соотносили их с прототипами.

Далее ученые решили выяснить, как участки, активирующиеся при распознавании лиц, будут реагировать на изменения этих параметров. В качестве испытуемых в ходе эксперимента использовали двух макак, к мозгу которых были подключены электроды. Им показывали две тысячи изображений лиц, варьируя их по всем параметрам, после чего обрабатывали полученные сигналы, представляя реакции нейронов как векторы в 50-мерном пространстве.

Выяснилось, что около сотни нейронов из тех участков, которые участвуют в распознавании лиц, проводят в ходе этого процесса высокоорганизованный детальный анализ, причем разные нейроны отвечают за обработку разных черт лица. Если черта, за которую отвечает конкретный нейрон, изменяется, то этот нейрон активируется и передает соответствующий сигнал дальше по нейронной сети; если же меняются другие черты, то он остается в неактивном состоянии. Таким образом, у каждого нейрона или группы нейронов есть своя задача, не зависящая от окружающих. Итоговый комбинированный сигнал всех этих нейронов и дает результат, который соответствует или не соответствует знакомому лицу.

Интересно, что это открытие не наделяет такие нейроны какими-то особенными свойствами — напротив, получается, что их работа не слишком отличается от работы остальных чувствительных нейронов мозга, хотя раньше предполагалось, что в распознавании лиц кроется какой-то иной, гораздо более сложный механизм. Авторы приводят в пример уже описанный механизм распознавание цветов — в нем нейрон, отвечающий за узнавание, например, красного цвета, одинаковым образом реагирует на оранжевый и фиолетовый цвета, потому что красная компонента в них одна и та же.

Принцип распознавания лиц, таким образом, открыт, но конкретные его детали еще предстоит выяснить, например, связать определенные нейроны с распознаванием конкретных параметров — пока эта связь понятна только в общих чертах. Параллельно ученые ведут и другие исследования механизмов распознавания зрительных образов. Например, о том, как вырабатывается умение распознавать лица после периода долгой слепоты, можно прочитать здесь.

Ссылка:
https://nplus1.ru/news/2017/05/23/blind-children

P.S. Трудно поддаются словесному и параметрическому описанию... А мозг это делает. Вывод напрашивается простой: все эти "словесные и параметрические описания" вторичны. Это просто рационализация уже понятого ("абьиснялочки" для себя и других). Следовательно, и понимаем мы совсем не привлекая рационализацию. Это для любителей цифр и строгих определений (терминов): типа нет цифр (и строгих определений, терминов) - нет понимания... Бред это... :-[ Есть понимание. Потому как, сначала понимание, а потом его объяснение (рационализация с помощью знаковых систем (эмоциональный язык, членораздельная речь и т.п.)). Но если нет понимания, то и объяснять нечего (нельзя объяснять того, чего ещё не существует).

Кстати, и осознавать нельзя того, чего ещё не существует (в нашей психике). Кроме того, мало, что нам доступно для осознания. Например, само понимание (вся совокупность процессов) для осознания недоступна, а результат - уже доступен. Сам процесс рационализации (процесс "перевода" результатов понимания на знаковую систему) не доступен, а результат такого "перевода" (даже промежуточный) - уже доступен. И так далее...

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #383 : Июнь 12, 2017, 10:00:02 »
Исследования проводились не с человеческим мозгом, конечно. Но, полагаю, результаты можно использовать и для объяснения особенностей человеческого мозга...

Как мозг видит «поток движения»
https://www.nkj.ru/news/31546/
Специальные клети сетчатки, работая по группам, помогают мозгу понять направление оптического потока.

Когда мы едем в машине, перед нами разворачивается шоссе: из точки на горизонте оно становится все шире. А вот в зеркале заднего вида мы увидим нечто обратное – шоссе собирается в точку позади нас.

Все, конечно, помнят про перспективу: все, что находится далеко, кажется меньше, чем на самом деле. Однако в данном случае мы говорим о движении, о том, как объекты внешнего мира меняются, когда мы движемся относительно них. То, что они не выглядят при этом как размазанное, трудноразличимое пятно, есть заслуга особых клеток в сетчатке глаза, чья задача – как раз чувствовать «поток движения».

Сетчатка состоит из десяти клеточных слоев, один из которых образован так называемыми ганглионарными клетками. Их существует пятьдесят разновидностей, каждая со своей функцией. Сами по себе они не воспринимают свет, но собирают нервные сигналы от фоторецепторного слоя, от палочек и колбочек; какие-то из ганглионарных клеток специализируются на движении, какие-то на цвете, и т. д.

«Двигательные» ганглионарные клетки делятся еще на несколько групп, но общая задача у них в том, чтобы дать представление о направлении движения. Исследователи из Брауновского университета, экспериментировавшие с мышами, проанализировали активность 2 400 клеток, отвечающих за чувство движения – задача была в том, чтобы охватить как можно больше таких клеток, не только в центральных областях сетчатки, но и на ее периферии.

Оказалось, что клетки в разных зонах сетчатки работают группами, и активность таких групп меняется в зависимости от того, как происходит движение: вперед, назад, вверх или вниз. Клетки реагировали именно на «поток движения», или, точнее сказать, на оптический поток (так называют изображение видимого движения объектов, поверхностей или их краев, которое получается при перемещении наблюдателя относительно сцены).

Более того, как пишут авторы работы в Nature, от клеток, отслеживающих оптический поток, зависят движения глаз при повороте головы. Когда мы поворачиваем голову, мы ведь тоже видим некий «поток движения», но при этом остаемся на месте, к нам ничего не приближается, от нас ничего не отдаляется. Как тогда понять, в каком направлении все двигается?

Оказывается, в таком случае все решает разница между обоими глазами: при повороте, например, направо правый глаз видит оптический поток так, как будто объекты приближаются к нам, а левый, наоборот, как будто они отдаляются. Сличая показания обоих глаз, мозг понимает, что мы поворачиваемся и в каком направлении мы поворачиваемся.

При повороте мир не сливается в неразличимое пятно благодаря корректирующим движениям глаз, и происходит это потому что, что система, управляющая движениям глаз, прислушивается к сведениям об оптическом потоке.

Однако, хотя мы все время и говорили «мы», не стоит забывать, что эксперименты ставили на грызунах, у которых глаза располагаются иначе, чем у нас – по бокам головы. И все же можно с уверенностью утверждать, что и у людей есть аналогичная система стабилизации изображения во время движения – просто потому, что, не будь ее, перемещаться в мире нам было бы очень и очень непросто.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #384 : Июнь 13, 2017, 05:01:24 »
Интересный пациент: человек с 10% мозга
http://neuronovosti.ru/10percent_of_brain/

Мы представляем новую рубрику на нашем портале, в которой, на самом деле, уже было две публикации. Здесь мы будем рассказывать вам об интересных, необычных и, как казалось почти невозможных клинических случаях из области неврологии, нейрохирургии и психиатрии. Действительно, в жанре «картинка дня» мы уже рассказали об очень похожих случаях Грегора Бачи и Финеаса Гейджа, которые перенесли проникающее ранение головного мозга и выжили. Но наш сегодняшний случай ещё более фантастичен.

Если вы часто при ссоре говорили: «Да у тебя что, мозгов нет?!», то забудьте — и без 90% мозга можно жить и быть почти нормальным человеком. Так что это выражение становится совсем не оскорблением, а констатацией факта. Это доказал интересный пациент ещё в 2007 году — француз, который только на пятом десятке жизни обнаружил отсутствие практически всего мозга.

Обнаружили «недостаток мозга» при обращении, с первого взгляда, обычного пациента, который жаловался на лёгкую слабость в левой ноге. В результате сканирования мозга врачи обнаружили, что череп заполнен жидкостью, а остался «в живых» лишь тонкий наружный слой ткани.

Врачи считают, что мозг медленно разрушался из-за накопления жидкости в черепе в течение 30 лет. Гидроцефалию у мужчины диагностировали ещё в младенчестве, из-за чего врачи поставили специальный стент, но в 14 лет его удалили. Видимо, именно с этого момента началось разрушение.

Но несмотря ни на что, пациент не был умственно отсталым — у него отмечался низкий IQ в 75 баллов, но, тем не менее, он успешно работал служащим. А также женился, сейчас у него двое детей, и до этого момента оставался относительно здоровым.

На основе этого случая Аксель Клирманс (Axel Cleeremans), когнитивный психолог из Université Libre de Bruxelles в Бельгии, выдвинул теорию, которую назвал «тезис радикальной пластичности»:

«Сознание приобретается через опыт — это обучение, взаимодействие с самим собой, миром и другими людьми»,— говорит исследователь.

Другими словами, учёный считает, что за сознание отвечает не какая-то определённая область мозга. Мы не рождаемся с сознанием, оно базируется на обучении. Именно поэтому «центр сознания» может располагаться в любом отделе мозга.

Впервые свою идею Клирманс опубликовал в 2011 году, а в июне этого года прочитал лекцию на эту тему в Ассоциации научного изучения сознания на конференции в Буэнос–Айресе. Впрочем, далеко не все учёные согласны с Клирмансом. И это понятно: в теме сознания до сих пор ясного и определённого не очень много.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #385 : Июнь 13, 2017, 05:10:30 »
Дополню немного. Заметки о которых упоминается в предыдущем сообщении (про Грегора Бачи и Финеаса Гейджа).

Картинка дня: рыцарь с пробитым мозгом
http://neuronovosti.ru/mozg-ne-zadet/



Перед вами – картина, созданная в XVI веке в Венгрии, ее до сих пор можно увидеть в замке  Амбрас эрцгерцога Фердинанда II в австрийском Инсбруке.  Собственно говоря, большой любитель искусств Фердинанд и включил портрет в свою роскошную коллекцию.  На нем изображён венгерский дворянин Грегор Бачи, который получил, в общем, типичную для рыцарских турниров травму: копьё по нисходящей траектории вошло в правую глазницу и вышло через шею. Что же удивительного в этом? А то, что Грегор Бачи после этой травмы, судя по всему, выжил. Именно этим и объясняется и создание самой картины, и наличие аналогичной гравюры XVI века.

Возможно ли это? Вполне возможно. В 2010 году журнал Lancet описал случай, когда рабочий упал со строительных лесов при работах под потолком храма с высоты 14 метров и «наделся» на прут железной арматуры, который прошёл параллельно плоскости Франкфорта (воображаемая плоскость, проходящая через нижний край глазной орбиты и верхний край мочки уха). Тем не менее, пациент выжил, прошёл через две операции, после чего некоторое время страдал головными болями и умеренной диплопией (двоением в глазах), но через пять лет после травмы был полностью здоров (за вычетом потерянного глаза), что еще раз говорит о пластичности мозга и способности человека к выживанию.

Картинка дня: ломик в мозге
http://neuronovosti.ru/mozgnezadet2/

Перед вами — рядовой дагерротип, фотография на стеклянной пластинке, сделанная в 1850-х годах. Человек средних лет, со слепой левой глазницей и шрамом на челюсти держит в руке железный лом. Казалось бы, какое отношение эта картинка имеет к нейронаукам? Всё очень просто: это портрет Финеаса Гейджа, одного из самых известных нейропациентов, так называемый «американский случай с ломиком».



Финеас Гейдж был никому не известным рабочим, простым строителем железной дороги. Мы даже не знаем дня его рождения – только год (называют  дату 9 июля, но она неточна):  1823.

13 сентября 1848 года он занимался взрывными работами, прокладывая сквозь горы железную дорогу в штате Вермонт. В полпятого вечера Финеас готовил очередной взрыв и услышал людей за спиной. Он повернулся через правое плечо и открыл рот, чтобы сказать «что ж вы тут делаете?», как  в этот момент внезапно рвануло и в голову Гейджу прилетел железный ломик диаметром 3,2 сантиметра, длиной 1,1 метр и весом в 6 килограммов. Он пронзил голову снизу вверх, от угла нижней челюсти, прошёл за левым глазом рабочего и вышел вверху, пробив лобную кость.

Как ни странно, Гейдж не просто выжил, но и пришёл в себя через пару минут. Когда приехал доктор, пациент сказал: «Здесь достаточно работы для вас» и вытошнил примерно полчашки своего мозга на пол.

Тем не менее, через два месяца Гейдж вернулся к жизни, залечив и рану, и инфекцию, занесённую в неё.

Вот только… как говорили друзья, «это был уже не Гейдж».  Он стал агрессивен, депрессивен, импулсивен, капризен и глуп. Тем не менее, и таким он прожил ещё 12 лет. В 1860 году у него начались эпилептические припадки, и в итоге 21 мая того же года после суточной серии припадков Гейдж скончался. Кровопускание, проведенное экстренно вызванным врачом не помогло.

Этот случай стал на полторы сотни лет хит-парадом всех медицинских диковинок и странностей.

Загадку Гейджа смогли разгадать в 2012 году исследователи под руководством Джона Ван Хорна (John Van Horn) из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе, которые провели компьютерную томографию черепа Гейджа,  который хранится в Варреновском анатомическом музее Гарвардской медицинской школы. Результаты исследования  были опубликованы в журнале PLOS One.

Сравнив КТ мозга Гейджа с диффузной тензорной визуализации  мозга 25-летнего мужчины-правши, неврологи смогли понять, какие области мозга превратил в кашу ломик и вытошнил под ноги своему врачу молодой строитель.

Гейдж утратил около четырёх процентров коры головного мозга и одиннадцать процентов белого вещества, лом фактически провёл ему лейкотомию, поскольку сама кора была повреждена лишь в области лобной доли левого полушария, но одновременно были нарушены связи с левой височной и правой лобной долями, а также лимбической системой.

Ну и в заключении хочется сказать, что случай Финеаса Гейджа очень напоминает случай, произошедший несколькими веками ранее, когда венгерский рыцарь Грегор Бачи «поймал глазом» копьё на рыцарском турнире,  и тоже, вероятно, выжил.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #386 : Июнь 13, 2017, 05:13:09 »
Интересный пациент: девушка без мозжечка
http://neuronovosti.ru/cerebellar-agenesia/

О том, насколько пластичным может быть наш мозг, мы уже писали, рассказывая о клиническом случае, опубликованном в 2007 году в журнале Lancet. Там в поле зрения учёных попал человек, у которого осталось всего 10%  головного мозга. Такие медицинские новости ставят всегда вопрос: а без чего еще можно прожить? Оказывается, можно прожить без мозжечка. Об этом сообщает журнал Brain в июньской статье 2015 года.

В предыдущих работах уже сообщалось о наблюдениях пациентов с церебеллярной агенезией – например, в статях 1994 и 2009 годов в том же Brain, но там во-первых, были посмертные секции мозга через много лет после смерти (первый пациент скончался аж в 1939 году), а во-вторых – основные дискуссии велись на тему того, можно ли верить тому, нормально ли двигался пациент?

Нынешний же случай – первый в истории, в котором описали живого пациента. Точнее, пациентку. 24-летней китаянке поставили диагноз «мозжечковый агенез», подтвердив его методом компьютерной томографии. Девушка обратилась в больницу с жалобами на головокружение и рвоту в последний месяц. По словам женщины, она всю жизнь испытывала некоторые проблемы с ходьбой, но передвигалась, тем не менее, самостоятельно.

По словам ее матери, стоять самостоятельно девушка научилась в четыре года, говорить – в шесть лет, ходить – в семь. Девушка никогда не училась в школе, однако была полностью социализирована и социально ориентирована, вышла замуж, родила дочь, нарушения ее двигательной и когнитивной функций оцененивались врачами, как «среднестепенные».

Разумеется, девушка попала в цепкие руки довольных врачей.

МРТ-иследование, дающее более точные результаты, также не выявило никаких признаков мозжечка, хотя средний и продолговатый мозг, а также Варолиев мост были целы. Нормальными были и рисунок кортикальных извилин, равно как и мозолистое тело.

Компьютерная ангиография сосудов мозга показала отстуствие артерий мозжечка, а диффузная трактография показала полное отсутствие как афферентных, так и эфферентных нервных путей в и из мозжечка.

Таким образом, новый клинический случай абсолютно уникален, и ещё раз показывает то, насколько порой пластичным может стать мозг.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #387 : Июнь 13, 2017, 19:44:11 »
Многомерная Вселенная мозга
http://neuronovosti.ru/bluebrain/

При помощи нового для нейробиологии математического метода участники исследовательского проекта Blue Brain продемонстрировали, что, возможно, мозг работает в множестве измерений, а не в трёх, как мы привыкли считать.

Чтобы понять мир четырёх измерений, большинству людей потребуется нешуточно поднапрячь своё воображение, а о пятимерном, шестимерном или даже одиннадцатимерном пространстве лучше вообще молчать. Но согласно новому исследованию, опубликованному в Frontiers in Computational Neuroscience, мозг может формировать такие структуры, чья размерность достигает одиннадцати. Учёные использовали глубокое компьютерное моделирование, чтобы осознать, как клетки мозга организуются при выполнении сложных задач. Конечно, объекты, обнаруженные в исследовании, кроме как в трёхмерном пространстве существовать не могут, но математика, использованная для их описания, может иметь пять, шесть, семь или даже 11 измерений.

«За пределами физики многомерные пространства часто используются для описания сложных структур данных или условий систем, например, динамической системы в пространстве её состояний. Пространство — это просто объединения всех степеней свободы, которые имеет система, и это состояние описывает значения этих степеней свободы», — объясняет профессор Кеес ван Лиувен (Cees van Leeuwen) из KU Leuven, Бельгия.

«Поляны» и «деревья в лесу»

Открытие появилось на свет благодаря применению алгебраической топологии – ответвления математики, которое может описывать системы с любым числом измерений и которое до этого редко использовалось в нейробиологии. Математиками, которые привнесли алгебраическую топологию  в исследование сетей мозга в проекте Blue Brain, стали Кейтрин Хесс (Kathryn Hess) из EPFL и Рэн Леви (Ran Levi) из университета Абердин. Это позволило команде проекта показать, что эти многомерные структуры возникают в тот момент, когда группа нейронов формирует «клики» («clique» — в теории графов кликой неориентированного графа называется подмножество его вершин, любые две из которых соединены ребром – прим. ред.). То есть когда каждый нейрон соединяется с каждым другим нейроном в группе очень специфическим способом, что формирует определённый геометрический объект.

Количество нейронов в «кликах» определяет их размер, что более формально принято называть «измерение». Чем больше нейронов в «клике», тем выше размерность геометрического объекта. Способ, которым «клики» связываются вместе, можно представить геометрически. Когда направленные «клики» связываются подходящим образом через обмен нейронами, не образуя тем не менее огромный «клик» из-за потери связей, они формируют «полости» («дыры», «пустоты») в таких геометрических представлениях. «Клики» описывают поток информации в сети на местном уровне, в то время как «полости» обеспечивают глобальное описание информационного потока во всей сети.

«Мы нашли мир, который просто не могли себе вообразить» — так описывает работу нейробиолог Генри Маркрам (Henry Markram), директор проекта Blue Brain и профессор в институте EPFL в Лозанне, Швейцария. — «Существуют десятки миллионов этих объектов даже в малой крупице мозга, которые имеют вплоть до семи измерений. В некоторых сетях мы даже нашли структуры, где до одиннадцати измерений».

Маркрам предполагает, что это может объяснить, почему же так сложно понять мозг. «Математика, которая обычно применяется для различных сетей, не может обнаружить многомерных структур и пространств, которые мы сейчас видим так отчётливо».

«Алгебраическая топология сродни телескопу и микроскопу в одно и тоже время. Она может увеличить сети, чтобы найти скрытые структуры – деревья в лесу, и увидеть пустые пространства – поляны – в одно и то же время», — объясняет Кетрин Хесс (Kathryn Hess).

«Песчаные замки» нейронной активности

В 2015 году Blue Brain опубликовали первую цифровую копию части крысиного нейрокортекса – наиболее эволюционно позднюю область мозга. Это исследовании с применением алгебраической топологии выполнили именно на той самой виртуальной реконструкции ткани мозга, чтобы показать, что обнаруженные многомерные структуры мозга не произведены случайно. Эксперименты затем выполнили и на реальной ткани мозга в лаборатории проекта Blue Brain в Лозанне. Они подтвердили, что ранние открытия на модельной ткани биологически обоснованы.

Во время исследования виртуальной ткани мозга дали стимул с определёнными пространственно-временными характеристиками, который привёл к тому, что в течение взаимосвязанной активности работающие «клики» формировали «полости» всё более высоких (возрастающих) размерностей. Более того, когда стимулы с различными параметрами применялись к одной сети или одинаковые стимулы – к разным сетям, они все демонстрировали одинаковые принципы эволюции.

«Появление многомерных «полостей» в тот момент, когда мозг обрабатывает информацию, означает, что нейроны в сети реагируют на раздражители крайне слаженным способом. Это примерно так же, как если бы мозг реагировал на стимул строительством, а затем разрушением башни из многомерных блоков, начиная с железных прутов (1D), затем досок (2D), потом кирпичей (3D), а уж потом все более сложными фигурами с четвертым, пятым и последующими измерениями. Последовательность активностей через мозг напоминает многомерный песчаный замок, который сначала материализуется из песка, а затем распадается», — рассказывает Леви.

Большой вопрос, которым сейчас задаются эти исследователи, состоит в том, зависит ли огромная сложность задач, которые мы можем выполнять, от сложности тех многомерных «замков из песка», которые наш мозг может строить. Нейробиологи также пытаются докопаться, где же мозг хранит воспоминания.

«Они могут быть скрыты в многомерных полостях», — рассуждает Маркрам.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #388 : Июнь 13, 2017, 19:48:36 »
Карта эмпатии внутри мозга
http://neuronovosti.ru/emphaty/

Когда кто-то из нас чувствует себя плохо, то мы сопереживаем. Наша эмпатия принимает различные формы, будь то ощущение чужой боли от травмы, полученной в автоаварии, или сочувствие, например, семьям погибших от теракта в метро Санкт-Петербурга. Эти формы предполагают и разные модели активности мозга, согласно исследованию, опубликованному в Neuron.

«Сочувствие – вот та добродетель, которую мы хотим активно культивировать в межличностных отношениях и в обществе. Понимание нейрофизиологии этих эмоций может открыть пути для усиления способности сострадать, которая, кажется, теряется в последнее время», — говорит первый автор работы Йони Ашар (Yoni Ashar), аспирант в лаборатории доктора Тора Вагера, профессора нейронаук Университета Колорадо.

Для изучения чувства эмпатии исследователи набрали 66 взрослых добровольцев, чтобы во время прослушивания 24 правдивых рассказов людей, попавших в беду, провести им фМРТ. Например, в одной из историй молодой наркоман находит помощь в школе-интернате и позже сможет помогает избавиться от зависимости другим. После повторения истории ещё раз учёные составляли индивидуальные эмоциональные «карты».

В предыдущих экспериментах учёные исследовали эмпатию, фиксируя активность мозга в ответ на изображения, мелькающие на экране. Они отмечают, что теперь использовали более близкий к жизни подход, который лучше напоминает то, в каких условиях мы сочувствуем другим людям в нашей повседневной жизни.

Активность мозга, связанная с эмпатией, не ограничивается одной лишь его частью, и все способы сенсорного ввода, прежде чем интерпретироваться, хорошо обрабатывались. Выяснилось, что она распространяется по всему мозгу и задействует сразу несколько областей.

Структуры, связанные с заботой, например, также сообщались с областью ценности и награды – вентромедиальной префронтальной корой и медиальной орбитофронтальной корой. Эмпатический дистресс (реакция сопереживаемого страдания) накладывался на системы, ответственные за зеркализацию (способность, помогающая человеку смоделировать или представить, что другой чувствует или думает) – премоторную кору, а также первичную и вторичную соматосенсорную кору.

Карты удивительно повторялись от человека к человеку, до такой степени, что исследователи могли предсказать, основываясь на активности мозга, что в данный момент чувствует испытуемый.

Помимо сканирования мозга исследователи опросили отдельную группу из 200 взрослых, которые слушали рассказы и в каждый из определённых моментов составляли «рейтинг» своих ощущений, оценивая более элементарные чувства типа печали, отвращения, гнева, страха, негатива, позитива и счастья. Через сопоставления оценок исследователи обнаружили, что эмпатическая забота связана со счастьем и грустью, хотя эмпатический дистресс, как правило, охватывал негативный спектр: печаль, гнев, страха и брезгливость.

Забота – это то, что вдохновляет и способствует позитивному поведению, тогда как эмпатический дистресс, как полагают некоторые, может стать сдерживающим фактором, инициирующим желание уйти или отвернуться. Для того, чтобы проверить влияния этих различных видов эмпатии на поведение, исследователи также просили испытуемых, которые прошли сканирование мозга, чтобы те пожертвовали часть своей оплаты за участие в эксперименте. Такая проверка показала, что обе формы эмпатии тем не менее повышают вероятность благотворительных пожертвований.

Эмпатический дистресс может оказывать немалое влияние, вызывая отрицательны эмоции и профвыгорание, например, у воспитателей или нянь. Поэтому учёные в данный момент работают над 4-недельной программой расслабления, которая поможет участникам вновь обострить свои возможности сопереживать другим, если они по каким-то причинам потерялись.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4480
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #389 : Июнь 20, 2017, 07:43:08 »
Когда эмоции выходят из берегов
http://www.nkj.ru/news/31591/

Специальные зоны коры мозга удерживают эмоции там, где они должны быть.

Мы постоянно испытываем самые разные эмоции, но бывает так, что эмоции не ограничиваются той ситуацией, в которой они возникли: например, с кем-то сильно поругавшись с утра, мы весь день (а то и дольше) погружаемся в плохое настроение, или же, наоборот, от чего-то хорошего приходим в такую эйфорию, что никакие неприятности не могут вывести нас из счастливого состояния.

Исследователям из Висконсинского университета в Мадисоне удалось отчасти расшифровать нейробиологический механизм, который лежит в основе такого «эмоционального растекания»: в своей статье в Psychological Science они пишут, что тут все зависит от латеральных участков префронтальной коры – именно эти зоны мозга определяют, насколько эмоциям позволено будет выйти из берегов.

Участникам эксперимента показывали несколько фотографий, на которых люди либо улыбались, либо же их лица выражали страх. Затем шла серия фото с людьми, чьи лица не выражали никаких эмоций, и нужно было сообщить о своих впечатлениях. Если с участниками эксперимента ничего не делали, то нейтральные лица оставались для них нейтральными. Если же на латеральные участки коры действовали внешним магнитным полем, то нейтральные портреты вдруг оказывались эмоциональными: люди на них казались счастливыми или испугавшимися.

Метод, когда на мозг действуют внешним магнитным полем, называется транскраниальной магнитной стимуляцией. Наряду с транскраниальной электростимуляцией (когда используют не магнитное поле, а слабый ток) это сейчас один из самых популярных методов исследования мозга: тут безо всякой операции, без введения электродов можно подавить или активировать ту или иную мозговую область, одновременно наблюдая, что происходит с восприятием, с памятью, вообще с любой психической функцией.

В случае с эмоциональными и нейтральными фотографиями магнитное поле подавляло активность латеральных участков префронтальной коры, и чем сильнее их подавляли, тем сильней оказывался перекос в восприятии; так что, очевидно, именно эти зоны не позволяют какому-либо впечатлению распространиться на события и объекты, которые к ним не имеют никакого отношения.

По словам авторов работы, фото с эмоциями пролетали перед смотрящими довольно быстро: они видели, что написано на лице, но не успевали в него всмотреться; кроме того, когда случался перекос в восприятии, они не осознавали, что это произошло под влиянием первой серии фотографий.

Эффект держался довольно долго – когда участники эксперимента через три дня вернулись в лабораторию, чтобы снова посмотреть на серии разных фото, они опять воспринимали нейтральные лица часто совсем не как нейтральные, находясь под впечатлением от фотографий с эмоциями.

В дальнейшем, как пишет портал Association for Psychological Science, исследователи хотят поставить обратный эксперимент: повысить активность латеральных участков коры и посмотреть, насколько это ограничит распространение эмоций.

Вообще, нельзя сказать, что такая эмоциональная неопределенность – что-то однозначно вредное: нет ведь ничего плохого в том, что хорошее настроение порой помогает нам не зацикливаться на каких-то мелких неприятностях.

С другой стороны, то же хорошее настроение может привести к тому, что какие-то важные вещи мы не заметим; наконец, кроме хорошего настроения, есть и плохое, и наверняка многие сталкивались с тем, как не то что большая ссора, а просто какая-то бытовая мелочь надолго лишает душевного спокойствия.

Так происходит в том случае, когда мозговая система эмоционального контроля дает сбой, не работает, как надо – и, возможно, как раз в таких случаях терапевтическое магнитное воздействие на мозг было бы очень кстати.