Автор Тема: Особенности человеческого мозга.  (Прочитано 46300 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Онлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4247
    • 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

Онлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4247
    • 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.

Онлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4247
    • 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...

Онлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4247
    • 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.