donmigel_62: (кот - учёный)

Наши планы могут лежать глубоко в мозге

Оказалось, что планирование движения не есть привилегия исключительно высших корковых центров: некоторые глубинные структуры мозга, которые, как считалось, могут лишь служить проводниками «высшей воли», тоже способны принимать некое участие в обдумывании наших намерений.

Ствол мозга (иллюстрация Derrica Lynn).
Недавно нейробиологи рассказывали о том, как мозг разделяет планирование действия и само действие. И вот вам сразу ещё одна «родственная» заметка — об исследователях из Квинслендского университета (Австралия), которые решили уточнить, как вообще мозг планирует движение.


Суть открытия Панкаджа Саха (Pankaj Sah) и его коллег заключается в следующем: они обнаружили «двигательно-планировочную» активность глубоко в стволе мозга, в участке с диковатым названием педункулопонтийное ядро (PPN).

Собственно говоря, сей участок и его связь с движением не в первый раз попадают в поле зрения нейробиологов. К примеру, ядро PPN предлагают в качестве мишени при лечении болезни Паркинсона у тех, кто уже утратил способность ходить сам. И на первый взгляд тут нет ничего необычного, поскольку схема передачи двигательного импульса в грубой форме выглядит так: в коре возникает намерение совершить движение; когда оно созревает, кора посылает сигнал в ствол мозга, а оттуда он уже идёт в спинной мозг и далее к ногам. Однако, как пишут авторы работы в Nature Neuroscience, педункулопонтийное ядро активировалось и тогда, когда человек лишь только обдумывал намерение, а это всегда считалось прерогативой исключительно высших корковых центров.

Исследовалась же активность ядра PPN несколько необычным способом — в ходе глубинного стимулирования мозга пациентов с синдромом Паркинсона; причём сами больные в этот момент были в сознании.

С практической точки зрения полученные результаты могут пригодиться в лечении не только паркинсонизма, но и других двигательных расстройств. С теоретической же — можно ещё раз осторожно задуматься о том, как мы представляем себе структуру мозга, его иерархию и специализацию тех или иных зон, а также о том, можно ли эти представления как-то скорректировать в свете новых данных.

Подготовлено по материалам Квинслендского университета.
donmigel_62: (кот - учёный)
Путешествие в глубины мозга.

Джефф Лихтман (Jeff Lichtman), нейробиолог из Гарвардского университета комментирует великолепную визуализацию, которая показывает - как работает мозг мыши на различных уровнях, вплоть до одного микрона.

Видео утащить не удалось. Если после клика по скриншоту, видео не идёт, то ищите по ссылке - http://www.nationalgeographic.com/

Screen Capture #029
donmigel_62: (кот - учёный)
Человечество — новый сезон: *каким будет 2014 год в науке и технологиях*

Человечество — новый сезон: каким будет 2014 год в науке и технологиях

Закон Мура, неофициальный гимн технократической цивилизации, подразумевает, что вычислительные мощности удваиваются каждые 24 месяца. К концу 2013 закон забуксовал — вице-президент Intel Уильям Холт заявил, что впервые в истории производства кремниевых транзисторов компания не попала в тренд. Значит ли это, что предел будущего достигнут? Нет, на пороге нового года испарения постиндустриальной цивилизации кристаллизуются в очертания нового мира: квантовые компьютеры, суборбитальные полеты, виртуальная реальность, трикодеры, напечатанные органы, антивещество и нейронные карты — 2014 год в технологиях и науке в этом обзоре.



Последний рубеж

Virgin Galactic, SpaceX и изучение комет

В 2014 человечество еще на один шаг приблизится к тому, чтобы стать по-настоящему межпланетарным видом. Благодаря Ричарду Брэнсону и Virgin Galactic каждый, кто готов потратить 250 тысяч долларов, сможет совершить космическое путешествие на корабле SpaceShipTwo. 10 января компания удачно завершила третий сверхзвуковой тест и обещает открыть первую постоянную линию суборбитальных полетов уже в этом году. Теперь, чтобы заглянуть в лицо солнечной системе не обязательно становиться космонавтом — достаточно денег, хорошего здоровья и терпения на очередь в 400 человек.

Более серьезные задачи в этом году стоят перед Элоном Маском. Его компания SpaceX продолжит испытания многоразовой системы вертикального взлета Grasshopper и ракеты-гиганта Falcon Heavy, которая должна доставить тонны полезного груза в предполагаемой экспедиции на Марс. Но главные события отрасли произойдут все еще на базе государственных инициатив. Космический аппарат «Розетта», запущенный Европейским космическим агентством 9 лет назад, достигнет кометы Чурюмова-Герасименко, впервые в истории возьмет пробу с небесного тела подобного типа и добавит в копилку наших представлений о Вселенной новые знания. Индийский зонд «Мангальян» и спутник НАСА MAVEN синхронно достигнут орбиты красной планеты в сентябре 2014. Также в течение года американский марсоход Curiosuty и китайский луноход Чанъэ-3 продолжат радовать землян фотографиями и научными открытиями с рубежей осваиваемого мира.

Цифровая медицина

Трикодер и приложение по рецепту

Человечество все меньше желает умирать и все больше думает о бессмертии. На фундаментальном уровне науку долголетия будут поддерживать созданная Google компания Calico и организация Breakthrough Prize. Но пока бесконечная жизнь остается коллективным помешательством технологической элиты Кремниевой долины, в медицине совершается карманная революция. Квест по созданию трикодера — фантастического устройства подручной диагностики — приближается ко второму акту. Прибор Scanadu Scout поступит в продажу в первом полугодии и позволит измерять температуру тела, уровень кислорода в крови, электрическую активность сердца, частоту сердечных сокращений, пульс и вариабельность сердечного ритма. Рука об руку с миниатюрным терапевтом на рынок выходит первое приложение, выписываемое по рецепту, — BlueStar. Программа должна помогать больным сахарным диабетом 2-го типа соблюдать необходимый режим и контролировать состояние здоровья. Кроме мобильных решений, интересные результаты ожидают индустрию на ниве исследования стволовых клеток, лечения рака и окончательного лекарства от СПИДа.

Роботы вместо людей

Массовые увольнения, экзоскелеты и Олимпийские игры

Слово «робот» появилось в международном словаре 93 года назад, но до сих пор обладает фантастической коннотацией. Современные роботы — это пока индустриальные гиганты, неуклюжие пылесосы, бесполезные игрушки и недостижимые объекты желания вроде «Робокопа», ремейк которого выходит на экраны в 2014. Пока робототехника медленно продвигается к стандартам, придуманным классиками научной фантастики в середине ХХ века, крупнейший в мире производитель электроники компания Foxxcon приступает к осуществлению плана заменить миллион рабочих машинами. И хотя решение массовой автоматизации смердит дыханием антиутопии, оно фиксирует очевидную тенденцию человеческой современности — эволюцию от механического труда к творческому. Намного более гуманное событие состоится на чемпионате мира по футболу в Бразилии, где первый удар по мячу сделает подросток с травмой спинного мозга. Это произойдет благодаря разработанному нейробиологом Мигелем Николесисем экзоскелету, который в будущем даст возможность людям с парализованными конечностями вести привычный образ жизни.

Чтобы закрепить успех, к концу 2014 года пройдет финал так называемых «Олимпийских игр для роботов» под присмотром американского военного агентства DARPA. За 2 миллиона долларов будут бороться команды робототехников со всего мира. Соревнования включают в себя совсем непритязательные виды — открыть дверь или подняться по ступенькам и не упасть — и больше похожи на дисциплины «специальной Олимпиады». За неуклюжими роботами можно будет наблюдать онлайн и радоваться, что эволюция — это не скоростной лифт, а длинная лестница.

Пятна Вселенной

Изучение антивещества и нейтрино

Несмотря на то, что Большой адронный коллайдер закрыт на профилактику до 2015, в этом году один из самых больших экспериментов в физике продолжится именно в ЦЕРН и будет связан с изучением антивещества — вещества, состоящего из античастиц. На базе вакуумной ловушки ALPHA пройдут исследования гравитационного взаимодействия антиводорода, чтобы ответить на вопрос — «падает» ли антивещество вниз. Также интересные результаты ожидают физиков после интерпретации данных магнитного альфа-спектрометра, установленного на МКС, и исследований в иллинойском Фермилабе, касающихся изучения нейтрино.

Реальность виртуального

Выход Oculus Rift

Сны о виртуальных мирах мучают человечество уже более полувека и в 2014 станут совсем осязаемыми. В первую очередь это произойдет благодаря Oculus Rift — шлему виртуальной реальности, поступающему в массовую продажу в конце этого года по доступной цене в 499 долларов. Более того, его создатели прототипировали следующее поколение устройства — Crystal Cove, а, учитывая, что в прошлом году к компании Oculus VR присоединился главный архитектор виртуального 90-х Джон Кармак, будущее цифровых фантазмов выглядит достаточно обнадеживающим. Софт для шлема уже включает в себя десятки различных проектов: игры, кино, образовательные программы, эротику, и в новом году количество увлекательных разработок только увеличится.

Кроме Oculus освоение виртуальных пространств всерьез занимаются Sony и Microsoft, но копирование идей не так интересно, как создание новых. Так, приятным бонусом к шлему станет распространение на рынке интерфейсов обратной связи с цифровой действительностью вроде дорожки Virtuix Omni, контроллера Razer Hydra и костюма PrioVR.

Квантовый мир

Квантовый компьютер и год Ватсона

Разработка квантового компьютера — крестовый поход современных инженеров. В 2013 году закон Мура оступился, по крайней мере об этом говорили в Intel, и теперь вся надежда на бесконечный рост производственных мощностей человечества лежит в сфере квантовых вычислений. В 2013 году сущность квантового компьютера стала еще объемнее: прошли первые удачные опыты квантовой телепортации на компьютерном чипе, а на рынке появилась вторая коммерческая машина D-Wave Two (https://en.wikipedia.org/wiki/D-Wave_Two), которая поразила своей скоростью и была срочно куплена в лаборатории Google и NASA. Велика вероятность, что в 2014 Закон Мура будет работать уже на кванты.

Поп-звезда среди вычислительных машин, суперкомпьютер Watson, собранный в лабораториях IBM и выигравший три года назад телешоу Jeopardy!, в этом году наконец-то займется серьезным делом. Искусственный интеллект машины адаптировался к медицине и теперь ставит диагноз рака легких на 40% удачнее врачей из костей и мяса. В 2014 ему предстоит превратиться в облачный сервис и решать задачи консалтинговых компаний, IT-фирм и издательского бизнеса. Новаторские инструменты Watson Discovery Advisor, Watson Analytics и Watson Explorer уже совсем скоро будут доступны к использованию и выведут роль суперкомпьютеров в современном обществе на принципиально другой уровень.

Проблемы безопасности данных, всколыхнувшие общественное сознание в 2013 благодаря разоблачениям Сноудена и бессовестной деятельности АНБ, останутся в центре внимания и в 2014 году. Известно, что АНБ, неозабоченная проблемами приватности, трудится над созданием квантового компьютера, способного обнулить все существующие алгоритмы шифрования. И хотя они довольно далеки от выполнения поставленной задачи, беспокоиться надо уже сейчас. Можно предположить, что и так переполошившееся криптографическое сообщество в 2014 будет работать над контррешением с удвоенной силой.

3D-алхимия

Принтеры и патенты

В 2014 году истекают сроки основных патентов, которые сдерживают лавинообразное развитие отрасли 3D-печати. В феврале исключительные права на использование технологии выборочного лазерного спекания превратятся в тыкву, и мир наводнят дешевые 3D-принтеры, в чьих силах производить изделия более сложной формы. Пока цена на оборудование цифрового ремесленничества будет падать до 200 долларов, количество объектов, доступных для печати, будет расти: еда, внутренние органы, здания. Осталось дождаться, когда научатся печатать настоящих людей или революционные идеи.

Глубокие сети

Интернет вещей, Google Glass и год реакции

В 2014 году интернета станет еще больше — из привычных браузеров он будет все активнее перемещаться в реальный мир. По результатам главной технологической выставки года CES, состоявшейся в январе, понятно, что сети поглотят буквально все: одежду, бытовые приборы и, в перспективе, человеческое тело. Количество представленных на выставке браслетов-треккеров говорит о том, что рынок сбора личной информации как минимум умножится в 10 раз и будет развиваться по экспоненте. Вкупе с такими сервисами, как IFTTT, можно надеяться на появление совсем неожиданных решений для комфортной цифровой жизни.

В начале года Google успела купить компанию Nest Labs — создателя подключенных к сети бытовых приборов. Вместе с деятельностью таких гигантов, как LG, Phillips и Samsung это означает, что в 2014 составные части «умного» дома выйдут из раздела передовых технологий в потребительский мейнстрим. Также в открытую продажу поступит Google Glass, добавив к повседневности концепцию дополненной реальности. Смогут ли очки стать по-настоящему рабочим инструментом до того как пройдут необходимый путь миниатюризации — пока непонятно, но очевидно, что в этом году встреча с людьми, разговаривающими со своей оправой, будет уже неизбежной.

В противоход расширению сетевого пространства в 2014 усилится контроль за интернетом. В России под предлогом борьбы с террористической деятельностью Дума планирует ограничение онлайн-свободы, в частности анонимных электронных платежей. В США на законодательном уровне похоронили принципы сетевого нейтралитета, что позволит крупным провайдерам отдавать предпочтения в скорости определенным сервисам за счет других. Контрреформы интернет-законодательства уже прошли на Украине и ожидаются в Турции. У неприятных тенденций есть и обратная, приятная, сторона — форсирование развития инфраструктуры параллельного интернета и популяризация инструментов анонимизации вроде Tor.

Гены и массы

Потребительская генетика и ребенок от трех родителей

Прошлый год закончился для потребительской генетики и главного игрока в этой сфере — 23andme — встречей с правительственным регулятором и временным ограничением на предоставление медицинских услуг. Пока рынок генотипирования находится под политическим давлением, в недрах компании Illumina изобрели секвенсор нового поколения HiSeq X Ten, который берет принципиальную для индустрии высоту — возможность полной расшифровки генома за 1000 долларов. Аппараты поступят в продажу в середине года, поэтому убежать от повального внедрения технологии в медицину уже будет некуда, а учить основы генетики придется каждому, кто озабочен собственным здоровьем.

В 2014 в Великобритании, возможно, официально появится первый в мире ребенок, у которого будет три родителя. В этом году пройдут парламентские слушания, где обсудят возможность легализации метода искусственного оплодотворения при смешивании генов трех человек, если существует серьезная опасность передачи митохондриальных заболеваний. Подобные процедуры запрещены в США и Китае, но в марте 2013 года британские чиновники от медицины уже высказали более чем терпимое отношение к методу.

Формула Е

Автоуправление, Tesla и чемпионат электрокаров

Автомобили без водителей — это будущее, которое в 2014 году приобретет статус неизбежного. Совместными усилиям вездесущих Google, Volvo, Toyota, Nissan, Ford, BMW и Mercedes-Benz водительские права превратятся в такой же пережиток прошлого как кареты или счеты. Компании продолжат исследования, начатые несколько лет назад, но в этом году — уже в более крупном составе и масштабе, обещая рабочие модели автоматизации к началу 2020-ых.

Не менее важные по значению для автомира события произойдут в индустрии электромобилей. К концу года Tesla запустит линию по сборке дешевого, относительно первой модели компании, кроссовера, а популяризацией идеи машины, отказавшейся от бензина, займется чемпионат FIA Формула-Е. Два десятка спортсменов проведут гонки на электрокарах в 10 городах, чтобы доказать спасительную для планеты и достаточную для быстрой езды силу электричества. Заявленные машины смогут разгоняться до 100 километров в час в течение трех секунд и развивать скорость до 220 километров в час.

Экономика цифр

Биткоины и криптовалюта

Прошлый год стал решающим для мира криптовалют: курс биткоина превысил отметку 1000 долларов, а сама концепция цифровых денег добилась невероятного внимания со стороны бизнеса, СМИ и государства. В 2014 году будет важно закрепить достигнутый успех. Первые две недели пестрят хорошими новостями. Великобритания вслед за Сингапуром и Германией собирается дать биткоинам статус частной валюты. Крупнейший американский онлайн-ритейлер Overstock и большая игровая компания Zynga начали принимать биктоины к оплате. В будущем валюты заинтересованы PayPal, Facebook и Ebay, а журнал Businessweek посвятил феномену место на первой обложке. В 2014 году станут ясны различные стратегии государственного отношения к криптовалютам: от полного отрицания, например, возможного в России, до негласной легализации где-нибудь в отчаянных экономических зонах. Безотносительно к мнению бюрократических структур, свободный рынок будет оказывать все большую поддержку идее децентрализации экономической системы, заложенной в самой его природе, что повлияет на рост популярности не только биткоинов, но и его модификаций: лайткоинов, пиркоинов и других альтернативных криптовалют.

Поиски мозга

Human Brain Project, Brain map и новые гаджеты

В 2014 году приступят к работе главные проекты по нейробиологии: Human Brain Project, получивший 1 миллиард евро на создание полной симуляции мозга на суперкомпьютерах, и Brain Initiative с надеждами на детализированную карту мозга. И хотя настоящие результаты по обоим направлениям ожидаются лишь в конце десятилетия, побочные продукты их работы могут появиться уже в ближайшие 12 месяцев. Весь прошлый год нейробиология преподносила миру весьма неожиданные исследования и зарекомендовала себя как одна из самых активно развивающихся научных дисциплин. И хотя интерпретации опытов чаще похожи на спекуляции, чем больше мы узнаем о том, как работает наша нервная система, тем интереснее смотреть на человека как на биологический вид. Возможно, в 2014 году еще больше поп-нейробиологии материализуется в форме игровых гаджетов или мобильных приложений.

donmigel_62: (кот - учёный)
Расширены представления о работе калиевых ионных каналов

Нейроны передают информацию благодаря работе специальных каналов, которые обеспечивают калиевый ток. Повреждёние калиевых каналов связано с развитием эпилепсии и депрессии. Группа учёных совместно с профессором Хеннингом Стальбергом (Henning Stahlberg), работая в стенах университета Базеля, описала полную 3D-структуру определённого типа ионных каналов — HCN-каналов (HCN — англ. аббр. Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated). Данное открытие позволило учёным установить механизм работы каналов данной группы.

Нейроны проводят важную информацию по организму в форме электрических импульсов. Калиевые каналы — ключевой компонент в цепи передачи электрических импульсов по организму. Они контролируются либо через электрический импульс, либо с помощью сигнальных молекул. Применительно к человеку дисфункция HCN-калиевых каналов связана с развитие неврологических заболеваний, таких как эпилепсия и депрессия. Группа учёных, работавшая под руководством профессора Стальберга, выяснила полную структуру бактериального аналога HCN-калиевых каналов.



Неизвестный ранее принцип действия

Калиевые каналы встроены в клеточную мембрану. Они формируют пору с фильтром, которая селективно пропускает ток ионов калия и контролируется с помощью сигнальных молекул цАМФ. Ранее предполагалось, что пора может открываться и закрываться, регулируя таким образом ток ионов калия. Авторы проведённого исследования полагают, что механизм работы калиевых каналов иной. Используя технологию кристаллизации и электронную микроскопию, они реконструировали интактную трёхмерную структуру бактериального ионного канала, находящегося в естественной среде в присутствии и отсутствии цАМФ.

Опираясь на анализ данной структуры, учёные вопреки бытующему мнению выяснили, что поровая часть канала остаётся открытой. «Когда сигнальная молекула цАМФ заякоривается на ионном канале, это приводит к перестройке и перемещению белкового остова. Мы думаем, что цАМФ в действительно делает фильтр несколько шире, таким образом контролируя ток ионов калия» — уточняет Юлия Коваль (Julia Kowal, первый автор исследования). Ранее неизвестные структурные особенности ионных каналов для калия позволили учёным взглянуть на функционирование данных образований по-новому.



Механизм пригодный для новых лекарств

Профессор Стальберг хотел бы более тщательно изучить область фильтра с помощью специальной камеры, обладающей предельно высоким разрешением, чтобы получить ответы на оставшиеся вопросы о рассматриваемом механизме. Каналы для ионов калия так же известны как «пейсмейкерные каналы». Они помогают генерировать ритм сердца, а так же периодическую возбудимость нейронов. Глубокое понимание механизма действия калиевых ионных каналов — это базис для создания лекарственных средств для борьбы с эпилепсией и сердечной аритмией.

Более подробное описание результатов проведённого исследования можно найти на страницах Nature Communications.

http://unibas.ch/index.cfm?uuid=33B79EA594F0A4E41C345B73B49EA804&type=search&show_long=1&o_lang_id=2

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140128094533.htm
donmigel_62: (кот - учёный)

За пределами Земли: как узнать в лицо разумное существо?

Дельфины



«Возможно, мы смотрим им в лицо и не можем узнать. Проблема в том, что мы ищем кого-то очень похожего на нас, считая, что у них примерно такая же математика и технологии».


Интригующее замечание было сделано лордом Мартином Ризом, ведущим космологом и астрофизиком, который является также президентом британского Королевского общества и астрономом королевы Англии. Риз считает, что существование внеземной жизни может быть за пределами человеческого понимания.



«Подозреваю, что жизнь и разум может быть там, но в формах, которые мы не можем представить себе. Так же, как шимпанзе не могут понять квантовую теорию, могут быть аспекты реальности, которые не под силу нашим мозгам», — отмечает Риз.


У инопланетянина может быть четыре конечности, как у нас, людей. Или может быть семнадцать щупальцев, в зависимости от эволюционных давлений. Мы можем наблюдать, посчитать и описать такие вещи. Но можем ли мы описать, как работает сознание инопланетянина?


Новая работа, опубликованная в Acta Astronautica, предлагает предварительные упражнения по оценке чужого интеллекта за пределами нашей коробки. Упражнение называется COMPLEX (аббревиатура от «сложность маркеров профилирования жизни в экзобиологии»). Проект сравнивает различные нечеловеческие интеллекты — в том числе животных, микробов и машин — друг с другом (а не с людьми) и выявляет несколько категорий в поведении и психическом потенциале.


«Цель COMPLEX — подготовка к оценке других видов, если мы встретим жизнь в космосе», — говорит Дениз Херцинг, автор и биолог из Florida Atlantic University.


Исследование может иметь решающее значение для астробиологии, которая в значительной мере опирается на понимание землянами того, что может быть встречено на других планетах. Из-за кишащей разновидностями биосферы Земли крайне сложно определить, что такое «интеллект». Исторически сложилось так, что мы часто определяем интеллект (разум, сознание — выбирайте нужное) других существ только на основе того, насколько он напоминает наш собственный.  Мы собираем звуковые паттерны, которые издают киты, их можно расценивать как язык, хватаемся за рудиментарные зачатки инструментов ворон и любуемся сложным социумом слонов.

Изучение этих нечеловеческих проявлений интеллекта сквозь человеческую призму, тем не менее, может быть необъективным. Кроме того, применительно к жизни за пределами Земли наш уклон в сторону сравнения с человеческим интеллектом вообще может дать осечку.

Бэкграунд Херцинг хорошо подготовил ее к таким астробиологическим выводам. Она является научным руководителем и основателем Dolphin Project Wild, организации, которая изучала дельфинов почти тридцать лет, чтобы узнать все о поведении животных, их социальной структуре и многом другом. Многие ученые считают дельфинов одними из самых умных существ на Земле, возможно, на одном уровне с приматами.

Битва разумов

По большей части, изучение интеллекта дельфинов тесно проходит рядом со стандартными методами, которые мы используем для оценки разумности других видов. Мы сосредотачиваемся на физических особенностях вроде размера мозга относительно массы тела. Также мы привыкли оценивать уровень интеллекта по уровню понимания жестов, решению головоломок и акустическому языку.



«Обычно мы используем два метода оценки интеллекта», — говорит Херцинг. — «Первый — это физическая оценка инфраструктуры организма — большой мозг, сложная нервная система и так далее. Второй — это когнитивная оценка, как правило, требующая экспериментов и тестов, разработанных людьми и основанных на том, что мы считаем «высокими» навыками».


Третий вид измерения интеллекта в своей сложной сигнальной и коммуникативной связи только недавно обрел почву. Благодаря прорыву в распознавании образов с помощью компьютеров и другого программного обеспечения, у нас есть инструменты для сбора и разбора данных, необходимых для оценки этого аспекта. Одним из примеров является составление крупных сегментов вокализации дельфинов и прослушивание их с целью выявления повторяющихся элементов и очевидных синтаксических последовательностей в щелчках, свистах и скрипах.

С помощью этих исследований мы обнаружили глубокие примеры подобных человеческим проявлений интеллекта, которые в некоторой степени сбросили нас с высоких пьедесталов.



«Люди вынуждены отказаться от некой части своей уникальности, поскольку животные начали демонстрировать свои истинные способности», — говорит Херцинг.


Человеческие шоры

Несмотря на эти полезные приобретения, мы все еще в значительной степени судим о животных по себе, так сказать.



«Конечно, каждый вид достаточно разумен для среды, в которой ему приходится выживать», — говорит Херцинг. — «Но другие виды могут обладать интеллектом, основанным на их структуре и физической среде, и при этом соперничать с человеком в сложности, даже не будучи похожими на нас. К примеру, существа без сложных рук, вероятно, не будут создавать вещи так же, как люди».


Бесспорно, наша способность перепрофилировать содержимое физического мира, делать пирамиды из камней и процессоры из кремния, является поразительным явлением, не присущим ни одному другому земному организму. Но чудеса инженерии в термитниках — контроль внутренней температуры, вентиляция, культивация грибных садов — во многом поразительны. Сами по себе термиты особым умом не отличаются, но их «коллективный разум» способен на подвиги.



«Думаю, однажды мы увидим себя в качестве одного из многих видов, которые развили несколько специальностей, вроде вокального языка и манипуляции вещами, вместо того, чтобы видеть себя в качестве единственного разумного вида, который разумен только потому, что обладает языком.


Чтобы уделить должное внимание другим аспектам интеллекта, Херцинг разработала COMPLEX. Небольшое количество ученых, астробиологов и программистов, взвешивают пять возможных сторон интеллекта у нечеловеческих существ.

Эти стороны: «фактор энцефализации» (оценка нейронной сложности), «сигналы связи» (сложность сигнального кода), «индивидуальная сложность» (присутствие личностей, по сути), «социальная сложность» (жизнь в группе и обособленно) и «межвидовое взаимодействие» (характер внешних связей). Каждая из этих категорий разбивается на более детальные атрибуты. Например, на нервную специализацию, природный репертуар, гибкость ролей, союзы/кооперации и кросс-видовый альтруизм соответственно.



«Поскольку большинство критериев оценки человеческого интеллекта включают язык, сознание и вычислительные способности, в этом упражнении использованы другие стороны обработки информации», — написала Херцинг в своей работе.


Эксперты оценивали пять источников возможного интеллекта. Сюда вошли дельфины, осьминоги, пчелы, микробы и машины. Каждый из этих видов по-разному успешно справляется и использует свое окружение в борьбе за выживание (в случае с машинами — функционируют в соответствии с программой). Примеры атрибутов включают сложную коммуникацию у дельфинов, ассоциативное обучение у осьминогов, «танцы» пчел, с помощью которых они указывают сородичам путь к еде, групповое поведение микробов в колониях и вычислительную мощность у машин.

По общей оценке COMPLEX показал, как пять нечеловеческих интеллектов соотносятся друг с другом. Каждый продемонстрировал области высокого и низкого потенциала с некоторыми интересными сходствами и различиями. Как пчелы, так и машины набрали высокий балл по оценкам сигнальной системы и сложных социальных факторов. Дельфины, осьминоги и машины набрали много очков в оценке энцефализации (нейронной сложности). Микробы, которых люди ошибочно считают асоциальными, набрали высокий балл в оценке межвидовых взаимодействий.

Результаты свидетельствуют о том, что зачастую мы не можем определить неуловимое присутствие интеллекта, поскольку смотрим на себя.



«COMPLEX — это начальное упражнение, которое указывает путь к определению и сравнению типов интеллекта без равнения на сугубо человеческие характеристики», — говорит Херцинг.


Естественным продолжением этих предварительных выводов будет создание дополнительных критериев и подключение других разумных существ.



«Было бы замечательно иметь сотни видов измеренных экспертами видов для сравнения», — говорит Херцинг. — «Пять примеров было выбрано из великого множества».


Будущие версии COMPLEX можно также направить на разбор простого изображения типа существ со слишком широким охватов. К примеру, «микробы» — это общий термин для планктона, грибов, бактерий, архей и дальше, охватывающий площадь поведения и деятельности. Но не все микробы оценивают такой подход.

Проблемой для COMPLEX, а также других попыток оценки интеллекта у других, могут стать наши собственные внутренние предубеждения. Как мы можем судить не по человеческим меркам, глядя человеческими глазами и думая человеческой головой?



«Одним из интересных выводов в этой работе было то, как трудно экспертам сравнивать мозги млекопитающих и органы насекомых», — говорит Херцинг. — «Можете ли вы сравнить функции этих структур и их вклад в разумность, оставив за бортом человеческую предвзятость?».


Пример машин в этом плане прекрасен — в конце концов, они построены нами и для нас.



«Поскольку компьютеры и машинный интеллект сделаны людьми, как можно оценивать их способности?», — задает вопрос Херцинг.


И последний вопрос в подходе COMPLEX — необходимость новых экспертов, компетентных изучать виды. Хорошо изученный нечеловеческий интеллект на Земле может открыть новые концептуальные окна. Но это также не обеспечит стопроцентное определение внеземного вида разумного существа, особенно если этот самый вид будет проходить сквозь призму объектива зонда или спутника.



«Нам нужны данные, чтобы сделать выводы», — подчеркивает Херцинг. — «На других планетах быстро это сделать будет весьма трудно, но в конечном счете мы можем приспособить наши компьютеры для быстрого определения образцов, если понадобится».


Каждая капля прозрения окажется полезной в нашей подготовке — и для нашего желания — к встрече с инопланетным интеллектом, подобным нашему или отличным от него. В конце концов, мы даже не можем определить интеллект у себя под носом.



«Нам еще предстоит проделать хорошую работу по определению другой разумной жизни среди человеческих и нечеловеческих культур на нашей собственной планете», — говорит Херцинг. — «Если мы поставим перед собой вопрос выхода из зоны комфорта, я думаю, в один прекрасный день нам представится блестящая возможность заглянуть за угол».


donmigel_62: (кот - учёный)

Как мозг классифицирует звуки речи

Специальные зоны в речевых центрах отслеживают общие характеристики у звуков, сходных по акустике и произношению, благодаря чему мы распознаём их вне зависимости от особенностей дикции говорящего.



Мы можем узнать звуки речи независимо от того, кто и как их говорит: громко, тихо, растягивая слова или, наоборот, торопливо. «Б» мы услышим как «б», а «п» как «п» при любой дикции (разумеется, особо клинические случаи не в счёт). Отсюда можно сделать вывод, что в нашем мозге, вероятно, есть особая система, которая различает такие элементарные речевые единицы. Осталось только эту систему найти.
Речевые центры мозга: зона Брока (синяя) и зона Вернике (зелёная) (иллюстрация Shutterstock).

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) воспользовались случаем и провели соответствующие эксперименты с шестью пациентами, которые ожидали операцию на мозге в связи с эпилепсией. (Кажется, эпилептикам грозит звание «рабочих лошадок биологии» — по аналогии с дрозофилами, рыбками Danio rerio и проч., да простят нам читатели столь неполикорректное сравнение.) Во время предоперационной подготовки в мозг испытуемым вводили имплантат с электродами, чтобы следить за активностью нейронов речевого анализатора. Затем пациентам давали прослушать 500 предложений в исполнении 400 людей, так что человек мог услышать полный набор звуков американского английского.

Когда Эдвард Чанг (Edward F. Chang) и его коллеги сравнили звуки речи с сигналами мозга, они обнаружили, что одинаковые акустические характеристики вызывают одинаковый нейронный ответ в зоне Вернике, одной из речевых зон мозга. Например, среди согласных есть так называемые взрывные, которые характеризуются одинаковой манерой произношения и обладают рядом общих звуковых черт. Вот именно такие общие характеристики, объединяющие согласные — взрывные, фрикативные или сонорные, — и регистрировали нейроны зоны Вернике. Благодаря этому умению мозга различать систематические признаки звуков речи мы можем узнать звук «б» независимо от особенностей дикции говорящего.



Разумеется, мозг способен различать и отдельно взятые звуки, но в данном случае речь идёт о нейронных кластерах, которые сильнее реагируют именно на классовые признаки речевых звуков и не обращают внимания на индивидуальные отличия «б» от «д». Похожая вещь есть и у обезьян, так что те, кто занимается проблемой возникновения речи, получили новую пищу для размышлений. С практической же точки зрения эти данные, возможно, помогут в лечении речевых расстройств.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

Кирилл Стасевич
donmigel_62: (кот - учёный)

Ученые воссоздали 3D-модель самого знаменитого мозга в истории нейронауки


Ученые разрезали мозг самого знаменитого пациента в истории нейробиологии, который из-за хирургической операции страдал при жизни потерей памяти, и составили его 3D-модель, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.



«Нашей целью было создать 3D-модель для того, чтобы мы могли вернуться, при помощи виртуального препарирования мозга, к исходной хирургической процедуре и поддержать ретроспективные исследования четкой анатомической проверкой исходных повреждений и патологического состояния окружающих их областей мозга Молейсона», — пояснил руководитель научной работы Якопо Аннесе (Jacopo Annese) из Университета Калифорнии в Сан-Диего (США).


Случай американского пациента Генри Молейсона (Henry Molaison) — один из самых хорошо изученных в нейронауке.


В 1953 году хирург Вильям Сковилл (William Scoville), с целью избавить пациента от эпилептических припадков, провел операцию, в ходе которой удалил ему симметричные участки височной доли мозга, включая часть гиппокампа. Это облегчило припадки, но пациент потерял способность удерживать информацию в долговременной памяти, хотя при этом не пострадала ни краткосрочная память, ни умственные способности.

Травмы Молейсона дали ученым ценные сведения о работе памяти и роли гиппокампа в ней. Но долгое время они могли судить о том, какая именно часть мозга была удалена, по воспоминаниям Сковилла и томографическим снимкам, которые не позволяли установить точные границы повреждений.

Молейсон умер в 2008 году. В 2009 году Аннесе и его коллеги разрезали его замороженный мозг на 2401 слоя толщиной в 70 нанометров. В процессе они делали снимки высокого разрешения каждого слоя, из которых составили 3D-модель мозга.

Их результаты показали, что после операции у Молейсона в обоих полушариях на самом деле сохранилась значительная часть гиппокампа. Кроме того, они обнаружили небольшое повреждение в левой части орбитофронтальной коры мозга, скорее всего, сделанное Сковиллом во время операции.

donmigel_62: (кот - учёный)

Как формируется память в мозге

Нейрон

Опубликовано уникальное видео, показывающее процесс формирования памяти в мозге. Наблюдение за работой мозга велось с помощью молекул, светящихся флуоресцентным светом. Ученые отмечают, что эксперимент поможет лучше понять принцип работы мозга.



Исследователи из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна Университета Ешива (Albert Einstein College of Medicine of Yeshiva University) описывают свою работу как «проявление невиданного ранее технологического мастерства в экспериментах над животными». В ходе исследования ученые наблюдали за движением молекул, получивших флуоресцентные метки. Это позволило в режиме реального времени проследить процессы запоминания информации в клетках мозга.

Проведение подобного рода экспериментов затрудняется высокой чувствительностью нейронов к любым сторонним вмешательствам. Американские ученые не стали предпринимать рискованные действия и отказались от введения в организм подопытной мыши искусственных генов, которые могли нарушить работу нейронов и поставить под сомнение все сделанные выводы.

В эксперименте, описанном в двух статьях для журнала Science, ученые стимулировали нейроны гиппокампа, где зарождаются и хранятся воспоминания. Затем они наблюдали процесс формирования флуоресцентных молекул мРНК бета-актина в ядрах нейронов и их путешествие по ветвящимся отросткам нервной клетки.

Как выяснилось, нейроны используют комплексную стратегию управления белками, ответственными за формирование памяти. Так, деятельность молекул мРНК регулируется малоизученным процессом «маскировки» и «демаскировки», что позволяет белку бета-актин синтезироваться в определенных количествах в нужное время и в нужном месте.

Ученые продолжают совершенствовать технологии визуализации нейронов. Поскольку гиппокамп находится глубоко в мозге, в дальнейшем исследователи надеются разработать флуоресцентные белки, излучающие инфракрасный свет, способный проходить через ткань.

Более подробно статью можно прочитать здесь - http://www.einstein.yu.edu/news/releases/968/watching-molecules-morph-into-memories/
Robert Singer, Ph.D.
donmigel_62: (кот - учёный)

Зрительную активность человеческого мозга распределили во времени

Новый алгоритм обработки данных позволил связать воедино пространственные и временны́е характеристики нейронной активности в нашем мозге.

Стоит открыть глаза, как в наш мозг устремляется целый поток информации, которая распределяется по разным мозговым отделам, отвечающим за анализ визуальных данных. Выяснением того, как мозг «видит», нейробиологи занимаются давно, и сейчас можно с большой точностью определить, где и когда в мозге происходит зрительный анализ. Однако до сих пор «где» и «когда» можно было наблюдать только по отдельности, то есть мы в точности могли сказать, либо как меняется активность мозга за какой-то временной промежуток, либо какие нейронные блоки активируются для анализа зрительной информации. Увидеть же сам поток этой информации через мозг в реальном времени и с высоким разрешением до сих пор не представлялось возможным.

Например, с помощью фМРТ можно определить, какие зоны мозга отвечают за тот или иной процесс, но фМРТ — технология слишком медленная, которая не может увидеть миллисекундные изменения в активности. Магнитоэнцефалография (МЭГ), напротив, может быстро ловить мельчайшие изменения в активности нейронов, но не позволяет точно указать, откуда идёт сигнал.

Изменение активности зрительных центров человека во времени; первыми, через 60 мс, отзываются нейроны первичной зрительной коры (слева). (Иллюстрация авторов работы.)

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) именно это и сделали: Од Олива (Aude Oliva) и его коллеги нашли способ объединить данные фМРТ и МЭГ. Они исходили из очевидного предположения о том, что сходные зрительные объекты — например, два человеческих портрета — будут генерировать похожую активность как в фМРТ, так и в МЭГ. Такой подход применялся при изучении мозга обезьян, но с людьми такого ещё не делали.



В исследовании участвовали 16 человек, которым показывали набор из 92 изображений, где были и лица людей, и животные, и рукотворные объекты, и прочее. Каждая картинка демонстрировалась полсекунды. Каждый испытуемый по два раза проходил через фМРТ и через МЭГ. В журнале Nature Neuroscience авторы описывают пространственно-временную последовательность событий в мозге при обработке зрительной информации, которую им в итоге удалось восстановить. Через 50 миллисекунд после того, как человек увидел объект, информация приходит в первичную зрительную кору (V1), где распознаются основные признаки формы — вроде того, круглый объект или вытянутый. Затем информация перетекает в нижневисочную область коры, которая активируется 120 мс спустя, и в пределах 160 мс с момента старта объекту присваивается категория: человек ли это, животное, растение или ещё что-то.


Куда в первую очередь попадает зрительная информация и где происходит её категоризация, исследователи знали давно, но как это всё происходит во времени и как долго длится каждый этап — здесь обычно полагались лишь на догадки и косвенные свидетельства. С другой стороны, вряд ли нужно подробно объяснять, сколь важна такого рода информация для понимания работы мозга, вплоть до высших нервных функций. Такие данные можно было бы получить с помощью хирургических, инвазивных методов — например, когда в нейрон вводятся электроды, позволяющие точно определить время его активации. Однако с человеком такой эксперимент не поставишь (за исключением тех редких случаев, когда исследователи участвуют в какой-нибудь плановой операции на мозге у больного эпилепсией).

Как уверяют авторы работы, точность их метода (точнее, алгоритма, связывающего данные от двух методов) оказалась вполне сравнима с инвазивными способами, применявшимися на обезьянах, хотя, конечно, неинвазивная технология не столь исчерпывающа. Тем не менее исследователи полагают, что их способ наблюдения за человеческим мозгом ждёт большое будущее: как мы уже сказали, с его помощью можно оценивать не только переработку сенсорных данных, но и пространственно-временные параметры высших когнитивных процессов.

Подготовлено по материалам MIT News. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

donmigel_62: (кот - учёный)

Инфекционное воспаление портит память

Реакция, вызванная инфекцией, влияет на метаболизм глюкозы в мозге, что может негативно сказаться на выполнении последним некоторых высших психических функций.

Известно, что болезнь Альцгеймера может возникать из-за воспаления, поэтому не будет преувеличением сказать, что оно ухудшает память. Однако, как выяснил Нил Харрисон (Neil A. Harrison) из Медицинской школы Брайтона и Сассекса (Великобритания), воспаление может ухудшить память и без болезни Альцгеймера — просто вмешавшись в метаболизм глюкозы в мозговом центре памяти.

Нил Харрисон и его коллеги вводили нескольким добровольцам сыворотку против брюшного тифа, чтобы спровоцировать у иммунной системы воспалительную реакцию, и одновременно следили с помощью позитронно-эмиссионной томографии за поглощением глюкозы мозгом. Одновременно участники эксперимента должны были выполнить серию виртуальных тестов на пространственную память.

Знаете ли вы, что вашу память может ухудшить даже обычный грипп? (Фото Darren Robb.)

В итоговой статье, появившейся в журнале Biological Psychiatry, авторы работы сообщают, что воспаление сопровождалось ослаблением глюкозного обмена в срединной височной доле коры, которая считается одним из центров памяти. При этом человек выполнял тест на пространственную память хуже, чем тот, которому вводили не вакцину, а солевой раствор, и у которого не было никакого воспаления.


Из этого исследователи сделали вывод о том, что ослабление памяти и воспаление в данном случае связаны, и связаны они через метаболизм глюкозы.

Вообще говоря, о такой связи говорит множество клинических данных: врачи давно заметили, что сильные инфекции ухудшают память и вообще когнитивные функции, особенно у пожилых. Не обязательно, чтобы инфекция касалась непосредственно мозга, это может быть банальный грипп, однако воспаление даёт о себе знать в самых органах, и в мозге его метаболические последствия как раз могут влиять на высшие психические функции. У людей помоложе такие нарушения могут быстро исчезнуть, а вот тех, кто старше, инфекция вместе с воспалением может запустить какую-нибудь деменцию.

Авторы работы надеются узнать побольше о связи воспаления с возрастными когнитивно-психическими расстройствами, а заодно понять, можно ли, поддерживая иммунитет в спокойном состоянии, задержать развитие таких заболеваний.

Подготовлено по материалам Medical Xpress. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.

donmigel_62: (кот - учёный)

Как РНК нейронов управляет памятью

Матричная РНК, кодирующая необходимый для формирования синапсов белок, в нейронах обычно неактивна. Просыпается же она лишь тогда, когда на нервную клетку приходит импульс, и чем больше будет таких импульсов, тем дольше РНК проработает — и тем прочнее будет образовавшийся синапс.
На молекулярно-клеточном уровне формирование памяти сопровождается образованием синапсов и изменением в активности множества генов и белков, которые отвечают у нейронов за «синаптическую кухню». Нейробиологи давно пытаются выяснить, какие молекулярные процессы в этот момент происходят, однако в такого рода исследованиях неизбежно натыкаешься на ряд серьёзных проблем. То, что удаётся увидеть, это набор «стоп-кадров», соответствующих тому или иному этапу формирования памяти. Кроме того, нейронные цепочки очень чувствительны к внешнему воздействию, и любое вмешательство на молекулярно-клеточном уровне заставляет подозревать, что увиденный результат относится не столько к процессам памяти, сколько к последствиям экспериментального вмешательства.

В этом смысле работа специалистов Колледжа Альберта Эйнштейна (США) представляет собой большой шаг вперёд. Чтобы проследить за молекулярными изменениями в нейронах, Роберт Сингер (Robert Singer) и его коллеги пометили флюоресцентной меткой всю РНК бета-актина. Бета-актин — один из самых многочисленных белков в нейронах, и, как считается, он играет важную роль в процессах запоминания. Исследователи особо акцентируют то, что не вводили в нейроны никаких дополнительных генов и белков, кои могли бы нарушить нормальную работу нервных клеток. Что же до флюоресцентного довеска, то, как уверяют авторы работы, это никак не сказывалось на состоянии мышей, с которыми ставились опыты: животные были здоровы и нормально размножались.

Дендритные шипики на отростке гиппокампального нейрона мыши (фото TheJCB).

В ответ на стимул у нейронов, которые готовы образовать синапс, меняется структура дендритных шипиков — мембранных выростов, помогающих нейронам соединиться друг с другом. Считается, что форма шипиков зависит от работы бета-актина, и исследователям удалось увидеть, что так оно и есть.


Через 10–15 минут после стимуляции нейрона в гиппокампе в клетке появлялись новые молекулы бета-актиновой мРНК. Эти мРНК складывались в большие и маленькие частицы, которые потом отправлялись в ту область дендрита, где нужно было синтезировать бета-актин. Результаты наблюдений за РНК-частицами учёные описали в одной из двух статей в журнале Science; стоит особо подчеркнуть, что перемещения РНК-гранул исследователи наблюдали в реальном времени.

В другой же статье они попытались разобраться, как нейрон контролирует внутри себя синтез бета-актина. Структура нервной клетки довольно сложна, и потому тут должен работать какой-то механизм, включающий РНК бета-актина в нужном месте в нужное время. Оказалось, что, пока эта РНК находится в гранулах (а эти гранулы молекулы РНК образуют сразу, как только выходят из ядра в цитоплазму), она неактивна: белок на ней не синтезируется. Стоит заметить, что подобное маскирование РНК вообще широко распространено у клеток, это один из самых популярных способов управления белковым синтезом — архивация РНК в разнообразных надмолекулярных комплексах с белками.

Но как только на нейрон приходит импульс, эти гранулы распадаются, РНК из них высвобождается, и на ней начинается синтез белка. Тут, впрочем, возникает второй вопрос: как РНК узнаёт, когда ей надо остановиться? Ведь бета-актина нужно только определённое количество. Оказалось, как пишут исследователи во второй статье, бета-актиновая РНК остаётся активной в течение всего нескольких минут, после чего снова возвращается в гранулированное упакованное состояние.

То есть это свойство самой бета-актиновой РНК — быть неактивной и спать, свернувшись в гранулы. «Будит» её нервный импульс, после которого она недолгое время работает, а потом засыпает. Если импульсы станут приходить регулярно, то и РНК начнёт работать чаще — а значит, будет больше бета-актина — то есть синапс станет всё прочнее. Если же импульсов было раз-два и обчёлся, то такую информацию вряд ли стоит запоминать, и долговечный синапс под неё строить не нужно.

Впрочем, говоря о «врождённой» неактивности мРНК, мы должны понимать, что это её свойство тоже обуславливается какими-то механизмами, и, наверное, есть какие-то белки, которые по умолчанию поддерживают именно эту мРНК в пассивном состоянии. Поэтому было бы преждевременно говорить о том, что молекулярные механизмы синапсообразования расшифрованы до конца.

Подготовлено по материалам Колледжа Альберта Эйнштейна. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.
donmigel_62: (кот - учёный)

Можно ли следить за собственным мозгом в реальном времени?

Прибор для магнитоэнцефалографии позволяет не только наблюдать за работой собственного мозга, но и направлять его активность в нужную сторону.

Нейробиологи из Университета Макгилла (Канада) нашли эффективный способ слежения за активностью собственного мозга в режиме здесь и сейчас: человек смотрит на мозг, прилагает какие-то психические усилия и тут же видит их результат в виде изменившейся мозговой активности.

Метод основан на магнитоэнцефалографии — неинвазивном способе визуализации, при котором измеряются магнитные поля, генерируемые нейронами. Прибор фиксирует эти поля с высокой точностью и скоростью, сканирование всего мозга длится миллисекунды.

Человек в аппарате для магнитоэнцефалографии смотрит на свой мозг. (Фото dlmocdm.)

Чтобы проверить, можно ли с помощью такого аппарата регулировать собственную мозговую активность, Эстер Флорин (Esther Florin) и её коллеги поставили следующий опыт: человек смотрел на диск на экране монитора и пытался изменить цвет этого диска, к примеру, с тёмно-красного на ярко-жёлтый. Тонкость же была в том, что цвет диска был увязан с определённой мозговой активностью, точнее — с активностью моторной коры. (Чтобы «закодировать» цвет активностью коры, исследователи использовали ещё и данные МРТ.)


Предпринималось несколько попыток изменить цвет, и с каждой новой испытуемые всё успешнее справлялись с заданием. В ходе эксперимента человек не должен был двигаться, то есть изменение активности в моторной коре осуществлялось только усилием воли. Иначе говоря, с помощью такой системы обратной связи, работающей в режиме реального времени, можно контролировать работу собственного мозга.

Понятно, что метод можно использовать в терапевтических целях, при лечении самых разных психоневрологических расстройств и дефектов. Сейчас авторы работы собираются проверить свой способ на людях с амузией, которые неспособны различать высоту звука. Кроме того, с помощью магнитоэнцефалографии учёные хотят выяснить побольше про синаптическую пластичность и структуру нейронных соединений в мозге — ведь изменение активности явно должно сопровождаться и какими-то нейронно-синаптическими перестройками.

Результаты исследования опубликованы в журнале NeuroImage

Подготовлено по материалам Университета Макгилла. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

donmigel_62: (кот - учёный)

У самцов дрозофил нашли нейроны агрессивности

Чтобы самцы плодовых мушек могли лучше управлять своей агрессивностью, природа снабдила их специальными нейронами и особым нейропептидом, которые есть только у самцов и которые отвечают у них за агрессивное поведение.

Теория о врождённой агрессивности особей мужского пола получила ещё одно подтверждение — правда, пока оно касается только самцов дрозофил. На страницах журнала Cell Дэвид Андерсон (David Anderson) и его коллеги из Калифорнийского технологического института (США) описывают специфические нейроны агрессивности, которые им удалось отыскать у «мужчин» этих насекомых.

Довольно просто устроенная нервная система дрозофил позволяет создавать линии мух, у которых можно включать и выключать нейроны определённого типа. Заодно можно следить за динамикой нейропептидов, связанных с тем или иным типом нервных клеток. Исследователи произвели 40 линий таких мух, каждую из которых испытали на агрессивность, повышая активность того или иного типа нейронов. Оказалось, что наиболее резкий ответ был при стимуляции нервных клеток, синтезирующих нейропептид тахикинин (tachykinin, или Tk).

Чтобы завоевать самку, самцы дрозофил должны знать толк в сражениях. (Фото Solvin Zankl.)

Дальнейшие исследования показали, что эти нейроны характерны лишь для самцов. В том, что один пол имеет какие-то нервные клетки, отсутствующие у другого, нет ничего необычного: у тех же дрозофил есть специфические самцовые нейроны, отвечающие за брачный ритуал. Однако для агрессивного поведения такая нейронная специфичность по полу до сих пор ни у кого не наблюдалась.



Изучая эти нейроны, авторы работы обнаружили заодно и ген, от которого зависела степень агрессивности в поведении самцов: чем сильнее он был активен, тем больше получалось нейропептида Tk и тем жёстче вели себя мухи. Если активация клеток накладывалась на гиперактивность этого гена, дрозофилы нападали даже на те цели, которые им положено игнорировать. Для агрессивного поведения нужна обычно какая-то причина — скажем, запах соперника, но «простимулированным» самцам, чтобы начать атаку, никакого запаха не требовалось: они бросались даже на неодушевлённые объекты, сравнимые по размеру с ними самими.

Впрочем, тут было бы точнее говорить о том, что у самцов больше не столько агрессивности, сколько инструментов, чтобы ею управлять. Наличие у них специального гена и специальных нейронов, которые стимулируют буйное поведение, ещё не говорит о том, что агрессивность в них заложена генетически, поскольку она не зависит от одних лишь генов — и сами по себе самцы на неодушевлённые предметы не бросаются. Но можно представить, что некоторые аномалии в поведении вполне могут быть связаны именно с дефектами мужской нейронно-генетической системы контроля агрессивности.

Но, говоря «мужской», мы опять же делаем допущение о том, что такая специфическая нейронно-генетическая система есть у людей, а это пока под вопросом: исследователям предстоит ещё проверять и проверять, есть ли нейроны агрессивности у каких-то других видов животных, кроме плодовых мушек.

Подготовлено по материалам Калифорнийского технологического института.
donmigel_62: (кот - учёный)

Почему воспаление в мозге вредит памяти

Воспаление, которое может начаться в мозге, например, при болезни Альцгеймера, через эпигенетические механизмы подавляет работу гена, отвечающего за формирование синапсов: в результате синапсы исчезают, нейронные цепочки распадаются, память слабеет.

Ответить на вопрос, почему при болезни Альцгеймера ухудшается память, не так просто, как кажется. Главную роль тут играют знаменитые бета-амилоид и тау-белок, которые образуют нерастворимые отложения в нейронах, но вот как именно они вредят клеткам — учёные всё ещё обсуждают. Самая распространённая и самая очевидная версия состоит в том, что сами эти белковые отложения и губят нейрон. Однако, согласно некоторым последним данным, дело может быть не столько в отложениях, сколько в растворимых формах этих же белков, которые вмешиваются в регуляцию глюкозного обмена клетки и тем самым ухудшают её самочувствие.

Белковые отложения в мозге при болезни Альцгеймера вредят памяти с помощью воспалительной реакции. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.)

Кроме того, нейродегенеративные заболевания, в том числе болезнь Альцгеймера, тесно связаны с воспалением: оно может спровоцировать болезнь, но и сам бета-амилоид способствует его развитию. Может, это воспаление в мозге и есть изначальная причина ухудшения памяти?


В журнале Nature Neuroscience исследователи из Кливлендской больницы (США) утверждают, что именно так дела и обстоят: воспаление меняет активность генов, имеющих отношение к синапсам, в результате чего синапсы исчезают и нейронные цепочки, поддерживающие память, распадаются.

Нейровоспалительный процесс подавляет работу фермента гистоновой деацетилазы 2, из-за чего возрастает уровень ацетилирования на гистонах, связанных с геном Nlgn1. Изменения в ацетилировании гистонов — один из основных эпигенетических рычагов регуляции генетической активности; если гистон сильно ацетилирован, он «запирает» гены, с которыми связан, и они становятся неактивными.

В данном случае это приводит к падению уровня белка нейролигина-1, который необходим для образования и поддержки синапсов и который участвует в формировании памяти. А за этим, по словам авторов работы, распадались нейронные цепочки в гиппокампе, одном из главных центров памяти в мозге, и память начинала слабеть. Начиналось же всё, напомним, с появления амилоидных отложений в нейронах.

Предыдущие эксперименты этой же исследовательской группы показали, что некое вещество MDA7 может тормозить воспаление в нервной ткани и что у животных это MDA7 способствовало восстановлению синаптической пластичности и памяти. Теперь эти результаты получили более или менее подробное молекулярно-генетическое объяснение того, как именно воспаление вредит памяти. Кстати, об MDA7: все необходимые доклинические тесты уже проведены, и теперь исследователи ждут, когда можно будет начать клинические испытания. Если они окажутся успешными, у нас появится средство, которое поможет если не остановить, то хотя бы ещё сильнее замедлить утрату памяти при болезни Альцгеймера.

А пока что для борьбы с воспалением в мозге можно использовать обычный кофе: не так давно удалось выяснить, что кофеин защищает нейроны от воспалительных атак иммунной системы, давая клеткам возможность нормально работать.

Подготовлено по материалам Medical Xpress. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.

donmigel_62: (кот - учёный)

Память можно отредактировать с помощью эпигенетического переключателя

Стимулируя ацетилирование гистонов, мы способны искусственно активировать гены, отвечающие за формирование и распад нервных цепочек в центрах памяти. Благодаря этому в памяти можно перезаписать любую, даже очень старую информацию.

При посттравматическом синдроме больного заставляют пережить травматическое воспоминание в безопасном окружении — чтобы он понял, что ему уже ничего не угрожает, и чтобы в итоге изгнал свой страх. Такая психотерапия помогает «затереть» неприятные воспоминания, сделать их не такими живыми, отодвинуть подальше в прошлое. Однако часто это не помогает — дурные воспоминания отчего-то не устаревают, заставляя человека снова и снова переживать прежний стресс. Обычно такое случается при застарелом посттравматическом синдроме, когда травма случилась много лет назад.

В таких случаях врачи, кроме психотерапии, используют ещё и лекарства, потому как давно известно, что добрым словом и револьвером психотерапевтическим внушением и медикаментом можно сделать гораздо больше, чем просто психотерапией. В качестве таких вспомогательных средств порой предлагаются довольно удивительные вещества вроде экстази. Смысл их применения сводится к одному: сделать память более податливой, уступчивой к внешнему воздействию.

Структурная единица хроматина — нити ДНК, обёрнутые вокруг шайбы из гистонов. (Рисунок pennstatenews.)

Считается, что переживание старых воспоминаний происходит так: в ответ на какой-то внешний стимул из мозгового архива поднимается некая информация (эмоциональная, сенсорная, любая), потом эта информация как-то участвует в текущем моменте жизни — крутится в кратковременной памяти, а после опять уходит в архив, то есть в долговременную память. И вот в моменты преобразования одной памяти в другую эта информация делается особенно пластичной, её можно скорректировать, усилить, ослабить и т. д. При лечении панических атак и посттравматического синдрома врач как раз и пытается актуализировать страшные воспоминания, чтобы как-то их модифицировать, пока они доступны для манипуляций.

Понятно, что лекарственные средства, которые предлагаются для коррекции памяти, должны влияют на структуру нейронных сетей. Но их эффективность может быть разной — с одними воспоминаниями они справляются, с другими нет. Исследователи из Массачусетского технологического института (США) сообщают в журнале Cell о на редкость мощном средстве, которое помогает отредактировать память, влияя на перестройки хроматина в нейронах.

Хроматин можно грубо описать как комплекс ДНК с белками-гистонами; от упаковки хроматина, от характера взаимодействия гистонов с ДНК зависит активность тех или иных генов. Преобразования хроматина можно сравнить с молекулярным архивированием-разархивированием генетической информации, и такие процессы считаются одним из важнейших способов эпигенетической регуляции активности генов. Ранее группа Ли-Хуэй Цзая (Li-Huei Tsai) показала, что формирование воспоминаний сопровождается активными перестройками хроматина — очевидно, при этом включались гены, необходимые для записи информации в нейронную цепь.

В своей следующей работе исследователи сосредоточились на тех превращениях хроматина, которые происходят при стирании воспоминаний. Эксперименты проводились с мышами: сначала животных приучали бояться клетки, где их слегка били током, а потом старались этот страх у них погасить, помещая мышей в ту же клетку, но уже безо всяких сопровождающих болезненных ощущений. То есть с мышами проводили что-то вроде антипосттравматической терапии.

Оказалось, что травматическую память у животных изгнать можно, если начать «лечение» не позже, чем через сутки после травмы. Если же мышь прожила с травматической памятью, скажем, 30 дней, то страх перед клеткой у неё так и останется. При этом, если травматические воспоминания были суточной давности, при их лечебном возобновлении в мозге мышей происходили интенсивные ДНК-белковые перестройки. Спустя несколько часов после повторного вселения в страшную клетку в нейронах усиливалось ацетилирование гистонов, связанных с генами памяти, а происходило всё это при подавлении белка HDAC2 (гистоновой деацетилазы). Ацетилирование гистонов делало ДНК, связанную с ними, более доступной для транскрипционных машин, и активность генов памяти «размягчала» эту самую память, делая ей более пластичной, чтобы её можно было отредактировать, внести в неё правки.

Надо ли говорить, что после 30 дней ничего подобного с хроматином не происходило, никакой повышенной ацетилазной активности не было? То есть окно для модификации памяти есть, но оно открывается, если память сформировалась недавно. Чем старше воспоминания, тем труднее с ними работать.

Отсюда логично напрашивается вывод, что нужно как-то искусственно простимулировать ацетилирования гистонов на генах памяти — и можно преобразовывать память любого срока давности. А сделать это можно помощью ингибитора деацетилазы HDAC2.

Такой ингибитор исследователи нашли и протестировали его на мышах. Как и ожидалось, гены памяти активировались, и это в частности привело к появлению новых соединений между нейронами в гиппокампе, одном из главных центров памяти в мозге. Следовательно, на мышей начинала действовать «психотерапия» — их память о пережитом электрошоке стиралась.

То есть, чтобы сделать старую память доступной для редактирования, нужно повернуть эпигенетический переключатель (не будем забывать, что такие модификации гистонов относятся как раз к эпигенетическим механизмам регуляции генов).

Понятно, что такое средство, если оно пройдёт клинические испытания, станет первейшим лекарством для тех, кто страдает от фобий, навязчивых тревог и, разумеется, от посттравматического синдрома. Однако ничто не мешает редактировать с помощью подобных препаратов абсолютно любую память, поэтому перспективы тут открываются совершенно фантастические. Любопытно, кстати говоря, что применение ингибиторов HDAC2 обсуждается уже давно — правда, до сих пор из них предлагали делать лишь противораковые препараты.

Подготовлено по материалам MIT News. Изображение на заставке принадлежит Leoncio Harmr.

donmigel_62: (кот - учёный)

BBC Тайны Мозга. Последняя загадка.  Сознание.

Эмоции и чувства каждого человека уникальны.
Каким образом мозг наделяет нас способностью осознавать самих себя?

В сериале рассказывается о том, каким образом мозг осуществляет руководство всей нашей мыслительной деятельностью: как возникают ощущения, что лежит в основе воспоминаний, эмоций, мыслей, как формируется личность.



Документальный 6 серийный сериал Тайны мозга. Оригинальное название: Brain story
Страна: Великобритания
Жанр: Документальный
Режиссер Херон Зоуи.
Оператор Пол Дженкинс.
Год: 2005
Выпущено: BBC  http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=1793522

donmigel_62: (кот - учёный)

Магнитные чувства: в чем можно убедить мозг с помощью пары электродов


Учёным удалось прямой стимуляцией нервных клеток в мозгу вызвать у людей чувство «стойкости перед лицом беды». Николай Кукушкин рассказывает, в чём можно сегодня убедить мозг при помощи пары электродов.

Учёные из Стэнфордского университета опубликовали в авторитетном журнале Neuron исследование, в котором доказывается связь определённого участка мозга – передней среднепоясной коры – с комплексной реакцией организма на надвигающиеся неприятности.

Результаты работы важны для понимания строения и работы мозга. Но, помимо этого, исследование интересно самой сутью поставленного эксперимента. Точно направленный сигнал от имплантированного в мозг электрода «из ниоткуда» вызывал у испытуемых ощущение неотвратимой беды и одновременно решительное желание эту беду преодолеть.

«Имплантация памяти» и «промывка мозгов» – излюбленные темы в научной фантастике. От «Джонни-мнемоника» до «Начала», с приходом персональных компьютеров в повседневную жизнь человечество не переставало интересоваться вопросом: можно ли стереть границу между мозгом и машиной?

На самом деле вопрос может затрагивать темы ещё более запутанные, чем память. Насколько сложные функции человеческой нервной деятельности можно воспроизвести в лабораторных условиях? Где проходит граница между активностью нервных клеток и самыми глубокими личностными качествами, комплексными эмоциями, мироощущением – в общем, тем, что за пределами современной науки называют «душой»? И есть ли такая граница вообще? Иными словами, можно ли «поймать» душу между двух электродов?


О пользе «метода тыка» в исследованиях мозга

Сказать, что манипуляция эмоций и сознания электрическими импульсами – малоизученная область, это ничего не сказать. Трансчерепная магнитная или электрическая стимуляция (то есть осуществляемая без вскрытия черепа), в принципе, позволяет воздействовать на те или иные участки мозга без особых медицинских затруднений.

Однако разрешение этого метода слишком низкое, чтобы работать с такими тонкими материями, как конкретные чувства или мысли.

Чтобы простимулировать нервные клетки с нужной долей точности, нужно довольно глубоко «влезть» в мозг – понятно, что просто ради исследовательского интереса это делать никто не будет. Поэтому имеющиеся в нашем распоряжении «карты мозга» в основном – побочные результаты терапевтического и диагностического применения внутримозговой электростимуляции.

Например, этот подход довольно успешно используется для терапии болезни Паркинсона, семейного (эссенциального) тремора и дистонии. Проводятся испытания эффективности метода и для лечения тяжёлой депрессии, не поддающейся медикаментозному лечению. С другой стороны, электростимуляция коры незаменима при операциях на мозге – она позволяет хирургам точно различить участки мозга между собой.

Таким «методом тыка» были определены участки мозга, отвечающие, например, за управление разными группами мышц – эти сравнительно простые сигналы не так сложно проследить. В грубой форме карта моторной коры (то есть части мозга, отвечающей за движения мышц) была получена ещё в XIX веке.

Эти данные нужны, среди прочего, для разработки бионических протезов, которые будут анализировать сигналы напрямую от мозга. Потенциально это даст возможность двигаться даже полностью парализованным пациентам.

Есть данные, касающиеся электрической стимуляции и более сложных функций мозга. Например, в 2010-м году было опубликовано исследование, авторы которого стимулировали у испытуемых зону Брока – один из участков коры, связанных с речью и языком.

Выяснилось, что такое воздействие значительно повышает способность к обучению грамматике и синтаксическим связям. Для изучения подобных процессов используется искусственная грамматика: набор правил, напоминающих языковые, но не имеющий отношения к реально существующим языкам. Кстати, описанное исследование было выполнено при помощи трансчерепной стимуляции: в некоторых случаях и её оказывается достаточно.

Хорошо известно, что стимуляция участков затылочной коры приводит к возникновению у пациентов визуальных образов – цветов, вспышек света разной формы, а иногда и более сложных иллюзий. Имеющаяся информация активно изучается разработчиками глазных протезов. Уже сегодняшние технологии позволяют с помощью искусственных имплантов если не вернуть слепым зрение полностью, то по крайней мере помочь в распознавании движения и положения объектов в пространстве.

Разряд перед боем

Открытие стэнфордских учёных – пожалуй, первый случай, когда настолько сложная и конкретная эмоциональная реакция была вызвана у человека электрическим разрядом. Этот результат был, в общем, случайным – мы пока не умеем с высокой точностью предсказывать связь между отдельными группами нервных клеток и эмоционально-чувственным результатом их деятельности.

Добровольно на вскрытие черепа и имплантацию электродов вряд ли кто-то согласится – а если и удастся найти энтузиаста, исследование едва ли будет одобрено комиссиями по этике. В работе, таким образом, использовались пациенты-эпилептики, которым в переднюю среднепоясную кору уже были имплантированы электроды – это было сделано для поиска очага, вызывающего припадки. В этом методе нет ничего нового – он используется в той или иной форме для диагностики тяжёлых случаев эпилепсии с пятидесятых годов.

Мозговая активность пациентов была сначала проанализирована при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ). Этот метод значительно проще по той же причине, что и трансчерепная стимуляция: для него не нужно вскрывать голову.

ЭЭГ анализирует электрические потенциалы на поверхности черепа – это позволяет только очень грубо оценить активность и локализацию очагов эпилепсии. У пациентов, отобранных для исследования, эти очаги располагались в височных долях коры.

Чтобы подтвердить и уточнить данные ЭЭГ, стимулирующие электроды были введены уже напрямую в мозг. Помимо предполагаемого очага в височных долях, учёные поместили их в другие точки мозга, чтобы исключить их влияние на эпилепсию. Среди этих дополнительных точек была передняя среднепоясная кора – участок, расположенный глубоко между двумя полушариями мозга с лобной стороны.

Внезапно оказалось, что стимуляция отдельных групп нервных клеток в составе среднепоясной коры приводит к неожиданной и чётко определённой реакции пациентов. Эта реакция была как эмоциональной, так и физической. У испытуемых учащалось сердцебиение, они чувствовали «прилив крови» в груди и в шее. Их охватывало ощущение неминуемо надвигающихся трудностей – «предчувствие», по описанию авторов исследования. Однако в то же время они оставались полными решимости и мотивации побороть любые неприятности.

Один из испытуемых так описал свои ощущения: по его словам, они напоминали чувства водителя, который оказался с полуспущенной шиной возле шторма в паре километров впереди. Он осознаёт, что повернуть назад не может и должен двигаться вперёд, прямо в бурю, но он полон решимости это сделать. На вопрос исследователей, позитивно или негативно воспринимаются эти ощущения, пациент ответил, что скорее позитивно – свои основные эмоции он описал примерно как «поднажать сильнее, собраться и победить».

Другой пациент описал свои эмоции как «сильное волнение», но уточнил в очень поэтических выражениях:



«Если я перестану бороться, то я сдамся. Я не могу сдаваться. Если я сдамся, то… вы понимаете».


Авторы исследования не случайно процитировали Шекспира (по-научному оформив ссылку как Shakespeare, 1603) во введении статьи:



«Что лучше для души – терпеть пращи и стрелы яростного рока или, на море бедствий ополчившись, покончить с ними?» (пер. В. Набокова).


Учёные проконтролировали результат своеобразным плацебо – «ложной» стимуляцией, когда пациенту говорили, что импульс отправлен в нужную точку, но на самом деле сила тока была нулевой или очень низкой. Ничего похожего на эффекты от «настоящей» стимуляции в этом случае не наблюдалось.

Что дальше?

Какими бы впечатляющими ни были результаты, полученные учёными из Стэнфорда, научное сообщество вряд ли бросится вскрывать черепа с целью изучения эмоций. Прямая электрическая стимуляция – слишком сложный и грубый метод, чтобы его можно было использовать для систематического изучения сложных нервных процессов.

Однако сама возможность «локализовать» сложное эмоциональное состояние в конкретной мозговой структуре говорит о многом. Возможно, в дальнейшем нам удастся создать новые, более точные и менее инвазивные методы, позволяющие обнаруживать корреляцию между мозговыми процессами и структурами в мозгу вплоть до отдельных нервных клеток и контактов между ними. В перспективе это может сделать психиатрию и даже психологию куда более точными науками, чем они есть сейчас.

Такие новые методы уже разрабатываются на животных, хотя пока они всё равно связаны с имплантацией тех или иных структур в мозг.

В июле учёными из Массачусетского технологического института была опубликована умопомрачительная работа, в которой мышам «вживляли» искусственное воспоминание с помощью оптоволокна в гиппокампе.

Исследователям удалось сначала определить цепочку нейронов, связанных с определённым воспоминанием (цветом комнаты, где мышь били током).

Следом они научились искусственно активировать это неприятное воспоминание, используя световые импульсы, передаваемые по оптоволокну в мозг. Наконец, активируя это воспоминание в другой, «безопасной» комнате, учёным удалось «убедить» мышь, что током её били именно здесь. В таком виде мышь и сохраняла воспоминание.
donmigel_62: (кот - учёный)

Сверхъестественное и невероятное: мы видим призраков с помощью мозга

Довольно большое количество людей верит в сверхъестественные явления и думает, что на самом деле сталкивались с невероятным, призраками и проявлениями сверхспособностей, которые не поддаются научному объяснению. По всей видимости, этот вопрос связан не столько с образом мышления таких людей, сколько с тем, что человеческий мозг изначально способен видеть сверхъестественные явления.


Чипсы и тосты с человеческим лицом

При быстрой работе мозг, без которого функционирование живых существ невозможно, старается выдать вывод на основе ограниченного количества информации, поэтому может ошибочного принимать несуществующие вещи за действительные. Показательным примером может быть видение ликов и образов. Существуют люди, которые видели лик Иисуса Христа в картофельных чипсах или Девы Марии с Матерью Терезой на тосте. Почему это происходит?

Распознавание лиц — это очень важный навык в общественной жизни человека. Можно навлечь на себя большие неприятности, если вовремя не заметить враждебное выражение на лице собеседника. Исследования записей мозговой деятельности показали, что довольно обширная часть мозга задействована в распознавании и обработке лиц.

В зависимости от человека эта система может работать сверх надобности, и тогда он начинает везде видеть глаза и рты. Таким образом можно разумным способом объяснить и фотографии призраков.

Кроме того человек в своей повседневной жизни взаимодействует с другими людьми, для чего ему необходимо понимать намерения собеседника. Установление причин действий других людей является областью работы мозга, поэтому многие начинают видеть смысл в поступках людей там, где его нет. Возможно, что эта система распознавания как раз и связана с верой в существование привидений.

Видениям больше подвержены «правополушарные» люди

Нейрофизиолог больницы Цюрихского университета Бруггер обратил внимание на то, что у большинства пациентов, считающих, что испытали на себе сверхъестественные явления, доминирует правое полушарие мозга.

Мозг человека разделен на левое и правое полушария, правое полушарие отвечает за распознавание лиц, определенные виды креативного мышления, визуальные изображения, музыку и так далее.

В тесте на определение доминирующего полушария мозга есть пункт, в котором спрашивается, какое из двух предложенных лиц на картинке выглядит более радостным.

Лицо на картинке А улыбается правой частью, лицо на картинке Б — левой. Человек считывает визуальную информацию глазами и каждый глаз отправляет ее в противоположное полушарие мозга, где она обрабатывается, поэтому левая половина картинки поступает в правое полушарие, правая половина — в левое. Предполагается, что люди с превалирующим правым полушарием сильнее воспримут левую часть лица, поэтому лицо Б им покажется более радостным, чем лицо А.

Бруггер провел этот тип тестирования на нескольких сотнях испытуемых, после чего каждый из них описал, насколько сильно верит в паранормальные явления.

Результаты тестирования показали тенденцию, заключающуюся в том, что люди, испытавшие на себе сверхъестественное, были с доминирующим правым полушарием мозга.

http://www.nikkei.com/news/print-article/?R_FLG=0&bf=0&ng=DGXBZO64500010U3A221C1000000&uah=DF190920135915

donmigel_62: (кот - учёный)

Японцы создали аналоговый процессор, работающий на принципах функционирования  мозга

Чип с аналоговыми нейронами


Создание компьютеров, функционирующих подобно человеческому мозгу, является предметом исследований множества групп ученых и исследователей уже в течение десятилетий. И еще несколько десятилетий может пройти до появления первого реального нейрокомпьютера, компьютера, на котором станет возможным создание настоящей системы искусственного интеллекта, тем не менее, это не останавливает ученых, которые постоянно ищут и испытывают все новые и новые варианты реализации искусственных нейронов. Успехов на этом поприще удалось добиться группе исследователей из Института индустриальных наук при университете Токио. Созданный ими чип включает в себя сложные электронные цепи, которые являются аналоговыми искусственными нейронами, с помощью которых им удалось реализовать модель управления сердцебиением простейшего организма. Такой процесс требует наличия весьма простой нервной структуры, но он является лишь первым шагом на пути создания мощных нейрокомпьютеров, способных самообучаться и анализировать поступающую информацию на основе уже приобретенного ими опыта.


Познавательные функции головного мозга реализуются за счет образующихся синапсов, нервных тканей, соединяющих нейроны, через которые эти нейроны могут обмениваться хранимой информацией и результатами ее обработки. И, несмотря на все достижения современной нейробиологии, ученые сейчас еще не до конца понимают все процессы, связанные с мышлением и памятью, которые происходят в хитросплетениях нейронов и синапсов головного мозга.

Создавая свой чип, группа японских ученых пошла достаточно нетрадиционным для этой области путем. Если усилия большинства других групп сосредоточены на создании цифровых аналогов нейронов, реализованных в виде цифровых логических цепей или математических моделей, то японцы сделали очень сложные аналоговые электронные цепи, которые вырабатывают непрерывные изменяющиеся сигналы, подобно реальным нейронам и синапсам. "В случае успешной реализации нашей задумки мы сможем быстро прийти к пониманию принципов работы мозга и "схватить за хвост" процессы, приводящие к проявлению эмоций, мыслей и даже некоторых видов заболеваний, таких как депрессия" - рассказывает профессор Такаши Коно (Takashi Kohno), возглавляющий исследовательскую группу.

Результатом усилий, предпринятых исследователями, они получили электронный чип, площадью 2 квадратных сантиметра, внутри которого содержится кристалл, площадью всего в 5 квадратных миллиметров. На кристалле чипа созданы сложнейшие аналоговые цепи, содержащие усилители, транзисторы, конденсаторы, резисторы и другие электронные компоненты. В отличие от цифровых чипов, которые обрабатывают информацию в виде последовательности нулей и единиц, эти аналоговые схемы обрабатывают поступающие им на входы непрерывные изменяющиеся сигналы. Сигнал на выходе аналоговой схемы имеет зависимость от значения входного сигнала, выражаемую определенным, зачастую крайне сложным, математическим уравнением. Такие аналоговые схемы обрабатывают входящие сигналы способом, который максимально приближен к процессам, происходящим в нейронах.

Два искусственных нейрона, реализованные на кристалле нового чипа, связаны друг с другом сетью обратных связей, что позволило ученым получить весьма сложный алгоритм работы такой нейронной сети, который является простейшим генератором ритма, основным механизмом нервной системы, управляющим сердцебиением примитивных организмов различных видов. Но ученые не собираются останавливаться на достигнутых результатах, в ближайшем будущем они планируют создание нового чипа, кристалл которого будет содержать большее количество аналоговых искусственных нейронов, связанных в более сложные нейронные сети. Их целью является создание сети из 100 нейронов на кристалле, площадью в 1 квадратный сантиметр, а в более далекой перспективе, через 5-10 лет, количество аналоговых нейронов на кристалле чипа должно уже составить более 100 тысяч единиц.

http://asia.nikkei.com/Tech-Science/Science/Computers-that-work-like-human-brains-Researchers-are-working-on-it

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Page Summary

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags