Делимся с вами самыми громкими новостями из сферы изучения мозга за последние месяцы, которые перевернут ваше представление о самих себе. Иллюстрация: pixabay Женский мозг оказался горячее мужского Ученые из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже провели исследования и выяснили, что температура. Клинические исследования показали, что леканемаб способствует удалению амилоидных бляшек из мозга. Нейробиология 14 марта 2024 г. Исследование на приматах Показывает, как мозг Кодирует сложные социальные взаимодействия.
Александр Каплан: раскрывая тайны мозга
Ирина Мухина, директор Института фундаментальной медицины, доктор биологических наук: «Отвечает! Это мы доказали с помощью методов математики, что вот та культура, которая находится в другом месте, получает сигнал, сложный сигнал из первой культуры, она на него отвечает новым паттерном активности». Все мозговые ткани выращивают из клеток эмбрионов мышей, но помогут такие эксперименты в итоге людям. У Вячеслава бионический протез. Руку в результате несчастного случая потерял еще 26 лет назад. Степень сжатия — это едва ли не ключевое, руку очень сложно контролировать, есть ограничения, соответственно, высокотехнологичный протез не позволит сделать так, чтобы сломать или травмировать при рукопожатии.
Но в этом опыте обычные животные не участвовали, так как пока для такого рода управления сознанием подходят лишь генетически модифицированные особи. Сначала подопытным грызунам встроили ген белка, который реагирует на температуру, из-за чего нейроны начинают действовать так или иначе под воздействием тепла. Затем в определенную часть мозга этих мышей ввели магнитные наночастицы из феррита кобальта и феррита марганца, которые работают как «нагреватель» и меняют температуру нейронов. Далее дело за малым — поместить мышей в пространство с переменным магнитным полем.
Это поле, направленное извне, повышает или понижает активность разных участков мозга, и сознание становится управляемым. Кстати, магнитно-температурная стимуляция с целью воздействия на мозг применяется давно. В этом году даже был проведен первый опыт над людьми: сознанием, конечно, не управляли, но смогли улучшить память подопытным. Как заставить вас вспомнить то, чего вы никогда не видели Исследователи из Токийского университета провели интересный эксперимент над обезьянами.
Сначала макак в течение трех месяцев учили распознавать знакомые и незнакомые изображения. Потом им показывали разные картинки, одновременно стимулируя определенную группу нейронов с помощью света или электричества, — и в результате обезьяний мозг стал все путать. В зависимости от того, какой подавался сигнал световой или электрический , итог эксперимента был диаметрально противоположным: стимуляция периренальной коры импульсом света превращала незнакомые предметы в знакомые; электрические сигналы, направленные в заднюю часть коры, делали все объекты незнакомыми хотя при стимуляции передней коры эффект был тот же, что и при световом воздействии. Это значит, что периренальная кора играет ключевую роль в различении того, что нам доводилось видеть, и незнакомых объектов.
Если опыты будут идти успешно, в дальнейшем стимуляция коры может помочь в лечении расстройств, связанных с памятью.
Как долго взгляд задерживается на слове, куда и в каком темпе перепрыгивает и другое. В сочетании с ИИ с большой языковой моделью и данными с ЭЭГ возникают сопоставления, которые транслируются в текст. Довольно неплохо для неинвазивной технологии чтения мыслей. При этом система часто использовала синонимы вместо реально произнесённых пациентом слов и лучше понимала глаголы, что можно объяснить ограниченным набором данных. Впрочем, простор для улучшения методики есть, и опыт это хорошо показал. В любом случае, это лучше, чем ничего, а для страдающих проблемами речи людей это возможность вернуться к живому общению. Источник изображения: westernsydney.
Но ему требуются колоссальные вычислительные мощности, и при сохранении нынешней тенденции, когда NVIDIA является единственным поставщиком ИИ-ускорителей, отрасль рискует выйти на энергопотребление, сравнимое с нуждами небольших стран. При этом человеческий мозг так и остаётся самым совершенным компьютером, потребляющим всего 20 Вт энергии. Это побудило учёных из Университета Западного Сиднея Австралия запустить проект по созданию нейроморфного суперкомпьютера DeepSouth — первой в мире машины, моделирующей импульсные нейронные сети в масштабах человеческого мозга. Смоделированные импульсные нейросети на стандартных компьютерах с использованием графических GPU и многоядерных центральных процессоров CPU слишком медленны и энергоёмки. Наша система это изменит. Как ожидается, DeepSouth будет запущен в апреле 2024 года. Он сможет обрабатывать большие объёмы данных с высокой скоростью, оставаясь меньше других суперкомпьютеров и потребляя гораздо меньше энергии благодаря архитектуре импульсной нейронной сети, говорят учёные. Система является модульной и масштабируемой — она содержит доступное на рынке оборудование, а значит, в будущем её можно будет расширять или, напротив, сокращать для решения конкретных задач.
Цель проекта — приблизить системы ИИ к механизмам работы человеческого мозга, изучить механизмы работы мозга и при благополучном исходе добиться успехов, актуальных в других областях. Примечательно, что другие исследователи подошли к той же проблеме с диаметрально противоположной стороны: недавно американские учёные вырастили ткань человеческого мозга, подключили её к компьютеру и добились впечатляющих результатов. Получив разрешение на проведение испытаний на людях, Neuralink уже в следующем году собирается прооперировать 11 пациентов. Источник изображения: Neuralink Как поясняет Bloomberg в своём обширном материале на эту тему, Илону Маску удалось несколько ускорить процедуру одобрения клинических испытаний имплантов Neuralink на людях, поскольку обычный порядок подразумевает, что первый пациент после успешной операции должен наблюдаться у специалистов на протяжении одного года, и только после этого компания могла бы получить разрешение на проведение последующих операций. В действительности же агентство FDA пошло на уступки Neuralink, и разрешило компании провести клинические испытания имплантов сразу на 11 пациентов, которые должны быть прооперированы в следующем году. Стартап уже получил обращения от тысяч пациентов, но к следующем году будут отобраны 11 добровольцев для первой фазы эксперимента. В идеале, как отмечает Bloomberg, каждый из участников эксперимента должен быть моложе 40 лет и страдать от паралича верхних и нижних конечностей. На первом этапе вживления импланта хирург должен будет вырезать круглое отверстие в черепной коробке пациента над той областью человеческого мозга, которая отвечает за подвижность конечностей.
Разработанный Neuralink медицинский робот затем внедрит в кору головного мозга 16 тончайших покрытых полимерной оболочкой шлейфов, объединяющих несколько электродов, каждый из которых в 14 раз тоньше человеческого волоса и имеет диаметр не более 5 мкм. Столь филигранные манипуляции нельзя доверить хирургу, а потому данная часть операции автоматизирована. Затем в отверстие в черепной коробке заподлицо с поверхностью устанавливается миникомпьютер, который по диаметру близок к пятирублёвой монете. Вживлённые в мозг электроды соединяются с выводами этого миникомпьютера. На все этапы операции должно уходить около двух с половиной часов, хотя Илон Маск в идеале хотел бы сократить это время до 15 минут. В отличие от изделий большинства конкурентов, имплант Neuralink способен передавать информацию по беспроводному интерфейсу, а ёмкости его аккумулятора хватает на несколько часов работы, после чего его можно подзарядить беспроводным способом, надев на пациента специальную кепку на пару часов. В следующих версиях имплант должен получить до 128 тончайших шлейфов, вживляемых в кору головного мозга, а время работы от аккумулятора будет увеличено до 11 часов. В идеале, как заявляют представители Neuralink, пациент должен иметь возможность заряжать имплант во сне через устройство, встроенное в подушку.
В 2025 году компания рассчитывает вживить людям 27 имплантов, в 2026 году провести операции ещё на 79 пациентах, в 2027 году выйти на 499 операций, а к 2030 году освоить 22 204 операций ежегодно. Помимо робота собственной разработки, Neuralink самостоятельно разрабатывает и изготавливает полупроводниковые компоненты. Имплант не должен нагреваться во время работы или каким-то иным образом беспокоить пациента, поэтому многие компоненты на данном этапе компания разрабатывает и выпускает собственными силами. В 2021 году около 12 хирургических роботов имплантировали чипы 155 животным, в прошлом году количество операций возросло до 294 штук. В идеале Neuralink рассчитывает разработать и отдельный имплант для спинного мозга, который позволит вернуть подвижность паралитикам. Имплант для головного мозга будет использоваться для восстановления возможности общаться с внешним миром хотя бы через компьютер , а также управлять бионическими протезами. Имплант для спинного мозга позволит вернуть подвижность собственным конечностям пациента. Проживающие в лабораториях обезьяны, которым Neuralink на протяжении трёх последних лет устанавливает мозговые импланты, уже научились управлять компьютерным курсором в играх.
Помимо пресловутой игры в пинг-понг , они освоили передвижение курсора силой мысли по матрице из 35 квадратных ячеек, которые подсвечиваются в произвольном порядке. По мере тренировки конкретного подопытного животного возрастает и скорость управления курсором. В долгосрочной перспективе, как отмечает один из основателей Neuralink Ди-Джей Сео DJ Seo , целью компании является предоставление возможности миллиардам людей раскрыть их потенциал и превзойти наши биологические способности. Устройство призвано помочь людям, страдающим речевыми расстройствами или неспособными на вербальное общение по тем или иным причинам. Первые опыты показали хорошие перспективы разработки. Это как слушать аудиокнигу на вдвое меньшей скорости, заявляют авторы исследования. Обычно человек проговаривает до 160 слов в минуту, что делает общение живым и естественным. Чтобы люди с поражением речевого аппарата также могли участвовать в таком общении, им нужны более точные датчики мозговой активности.
Группа учёных из Университета Дьюка совместно с лабораторией биомедицинской инженерии университета создали датчик активности мозга с 256 сенсорами на кусочке пластика размером с почтовую марку. Новый датчик способен улавливать сигналы от одиночных нейронов, что позволяет с высокой точностью определять их активность. Учёные не собирались читать мысли напрямую. Но по комплексу сигналов для мышц речевого аппарата — языка, гортани и лицевых — они рассчитывали с высокой точностью определять невысказанные вслух мысли пациентов речью управляют до 100 мышц, за сигналами к которым необходимо следить. Таким образом, мысленно произнесённая фраза должна была транслироваться в сигналы мышцам, и по этим прямо считанным с мозга данным нужно было воспроизвести всё, что пациент собирался сказать. В случае пациента с поражением речевого аппарата мысли так бы и остались в коре головного мозга и дальше сигналы бы не прошли, но считанные датчиком они получили возможность быть воспроизведёнными компьютером. Алгоритм распознавания обучался в режиме «слушай и повторяй». Пациент произносил бессмысленные короткие сочетания букв, на которых алгоритм учился распознавать мозговую активность для того или иного сочетания звуков.
Слева старый менее чувствительный датчик, справа — новый, с которым проводили эксперимент Несмотря на относительно низкий процент распознавания звуков, команда учёных говорит об успехе. Дело в том, что алгоритм обучался всего 90 секунд в ходе 15-минутного тестирования. Ровно столько времени было у экспериментаторов с каждым пациентом. Это происходило в ходе плановых операций на мозге пациентов. Когда нейрохирурги заканчивали операцию, они давали учёным 15 минут поработать с пациентами над их программой. Без доступа к открытому мозгу, на определённый участок коры которого напрямую устанавливался датчик, работа не могла быть проделана. На следующем этапе учёные собираются создать беспроводные датчики, чтобы работать с пациентами в обычных условиях, а не в операционной. Когда-нибудь это приведёт к появлению удобных мозговых имплантатов для трансляции мыслей в речь или цифровые сообщения.
В результате выяснилось, что нервные клетки нацелены на регенерацию конкретных участков ДНК. Специалисты обозначили эти зоны как «горячие точки». Автор: Курчев Антон Заместитель главного редактора Новости по теме:.
Химический дисбаланс в переднем мозге обнаружен у людей с обсессивно-компульсивным расстройством
Российские ученые провели исследования, которые показали процессы головного мозга у девочек, страдающих синдромом Ретта. Результаты показали, что стимуляция определенных областей мозга, связанных с депрессией в других экспериментах, также влияет на частоту сердечных сокращений. Российский экпериментатор, просверлил дрелью череп, вживил себе в мозг чип,чтобы контролировать свои сны.
Нейронаука. Современная нейропсихология
Он весит 905 г и настроен так, что датчики непосредственно примыкают к поверхности головы в этом прототипе они охватывают только правую сенсомоторную кору. Человек может свободно двигать головой Магнитоэнцефалография МЭГ — технология, позволяющая измерять и визуализировать магнитные поля, возникающие вследствие электрической активности мозга. Использование сверхпроводников само по себе предполагает, что установки МЭГ должны быть громоздкими и дорогими.
Темы Мозг нужен нам не только для того, чтобы решать задачи. Он управляет всем организмом и работает 24 часа в сутки в течение всей жизни. Неужели он никогда не отдыхает?
Сейчас для этого используют предварительную МРТ — дорогостоящую и не всегда доступную. Также процедура станет более точной и индивидуальной. До этого ученые нашли вещества для борьбы с первопричиной болезни Паркинсона — образованием агрегатов токсичных белков в мозге. Они сделали это с помощью ИИ, причем на поиск молекул ушло в 10 раз меньше времени, чем обычно.
Далее дело за малым — поместить мышей в пространство с переменным магнитным полем. Это поле, направленное извне, повышает или понижает активность разных участков мозга, и сознание становится управляемым. Кстати, магнитно-температурная стимуляция с целью воздействия на мозг применяется давно. В этом году даже был проведен первый опыт над людьми: сознанием, конечно, не управляли, но смогли улучшить память подопытным.
Как заставить вас вспомнить то, чего вы никогда не видели Исследователи из Токийского университета провели интересный эксперимент над обезьянами. Сначала макак в течение трех месяцев учили распознавать знакомые и незнакомые изображения. Потом им показывали разные картинки, одновременно стимулируя определенную группу нейронов с помощью света или электричества, — и в результате обезьяний мозг стал все путать. В зависимости от того, какой подавался сигнал световой или электрический , итог эксперимента был диаметрально противоположным: стимуляция периренальной коры импульсом света превращала незнакомые предметы в знакомые; электрические сигналы, направленные в заднюю часть коры, делали все объекты незнакомыми хотя при стимуляции передней коры эффект был тот же, что и при световом воздействии.
Это значит, что периренальная кора играет ключевую роль в различении того, что нам доводилось видеть, и незнакомых объектов. Если опыты будут идти успешно, в дальнейшем стимуляция коры может помочь в лечении расстройств, связанных с памятью. Как мозг человека распознает знакомые и незнакомые лица Исследователи из Гарварда узнали, что у нас в голове при рождении нет никакой зоны, отвечающей за распознавание знакомых и незнакомых, — она развивается по ходу жизни. Оказывается, чтобы мозг научился узнавать какой-то образ, его нужно «установить» в голову , а потом сделать так, чтобы зрительный анализатор свыкся с конкретным объектом.
К этому выводу ученых привел эксперимент на обезьянах.
Мозг в пробирке: открытие российских ученых поможет людям с бионическими протезами
По их словам, обнаружение доказательств существования этого специфического типа нейронов у людей открывает путь к более глубокому пониманию того, как устроен человеческий мозг. Группа была особенно заинтересована в том, чтобы проследить за родословной мозаичных вариантов клеток мозга. Если две отдельные клетки имеют один и тот же мозаичный вариант, значит, они родились от общей материнской клетки, которая передала его всем своим «дочерям». Таким образом, мозаичные варианты в клетках работают как фамилии у людей», — говорят исследователи. Они получили прямой доступ к мозгу двух нейротипичных доноров, умерших по естественным причинам, и использовали мозаичные варианты, чтобы проследить, откуда взялись эти клетки, выявить родственные клетки, родившиеся в той же области мозга, и определить, насколько далеко каждая «фамилия» распространилась по мозгу.
Ими было обнаружено, что некоторые тормозные и возбуждающие нейроны, по сути, имеют одну и ту же «фамилию». По словам Чанга, эти два типа нейронов имеют общую родословную и, вероятно, разветвились на поздних этапах эмбрионального развития мозга.
Также можно разрушать формирующие память нейронные сети искусственно с помощью света или фармакологических агентов. Сеть не будет целостной, воспоминание сотрётся полностью или не будет воспроизводиться. Но изменить объём памяти, существенно его увеличить, подключить к мозгу условную флэшку — таких технологий пока не существует.
Определено, что нейроны собираются в группы, которые связаны с различными функциями. В теории об этом было известно с 1960—1970-х годов, но экспериментально подтвердилось только сейчас. Кроме того, мы довольно полно знаем молекулярные составляющие мозга, знаем гены, которые работают в нейронах, и можем на них прицельно влиять. Мозг мужчины больше, потому что и мужчины в среднем больше женщин. Но ведь и мозг кита больше, чем мозг мужчины, это ничего не значит.
Но базовые принципы, которые дают возможность учиться, запоминать, которые обеспечивают когнитивные возможности, — они абсолютно одинаковые в мозге мужчин, женщин, людей разных национальностей и рас. Различия начинаются, когда, например, детей разных полов начинают учить по-разному. Конечно, есть культурные особенности и есть специфические различия. Например, определённые структуры в мозге женщин, которые обеспечивают регуляцию гормонального фона при беременности и рождении ребенка. Но в целом мы очень похожи, фактически одинаковые.
Правда ли это? С одной стороны, обучение, тренировки очень важны. С другой стороны, у двух разных людей есть врождённые отличия. Несмотря на одинаковый базовый принцип строения мозга, могут различаться мощность связей между полушариями или одной области мозга по сравнению с другими. Не всё объясняется тренировками, часть кодируется генетически — является результатом комбинации генов родителей.
Поэтому, например, одному человеку проще запоминать прочитанное, а другому услышанное. Гениальность может быть результатом комбинации генов родителей Gettyimages.
Разработанный Neuralink медицинский робот затем внедрит в кору головного мозга 16 тончайших покрытых полимерной оболочкой шлейфов, объединяющих несколько электродов, каждый из которых в 14 раз тоньше человеческого волоса и имеет диаметр не более 5 мкм. Столь филигранные манипуляции нельзя доверить хирургу, а потому данная часть операции автоматизирована. Затем в отверстие в черепной коробке заподлицо с поверхностью устанавливается миникомпьютер, который по диаметру близок к пятирублёвой монете. Вживлённые в мозг электроды соединяются с выводами этого миникомпьютера. На все этапы операции должно уходить около двух с половиной часов, хотя Илон Маск в идеале хотел бы сократить это время до 15 минут. В отличие от изделий большинства конкурентов, имплант Neuralink способен передавать информацию по беспроводному интерфейсу, а ёмкости его аккумулятора хватает на несколько часов работы, после чего его можно подзарядить беспроводным способом, надев на пациента специальную кепку на пару часов.
В следующих версиях имплант должен получить до 128 тончайших шлейфов, вживляемых в кору головного мозга, а время работы от аккумулятора будет увеличено до 11 часов. В идеале, как заявляют представители Neuralink, пациент должен иметь возможность заряжать имплант во сне через устройство, встроенное в подушку. В 2025 году компания рассчитывает вживить людям 27 имплантов, в 2026 году провести операции ещё на 79 пациентах, в 2027 году выйти на 499 операций, а к 2030 году освоить 22 204 операций ежегодно. Помимо робота собственной разработки, Neuralink самостоятельно разрабатывает и изготавливает полупроводниковые компоненты. Имплант не должен нагреваться во время работы или каким-то иным образом беспокоить пациента, поэтому многие компоненты на данном этапе компания разрабатывает и выпускает собственными силами. В 2021 году около 12 хирургических роботов имплантировали чипы 155 животным, в прошлом году количество операций возросло до 294 штук. В идеале Neuralink рассчитывает разработать и отдельный имплант для спинного мозга, который позволит вернуть подвижность паралитикам. Имплант для головного мозга будет использоваться для восстановления возможности общаться с внешним миром хотя бы через компьютер , а также управлять бионическими протезами.
Имплант для спинного мозга позволит вернуть подвижность собственным конечностям пациента. Проживающие в лабораториях обезьяны, которым Neuralink на протяжении трёх последних лет устанавливает мозговые импланты, уже научились управлять компьютерным курсором в играх. Помимо пресловутой игры в пинг-понг , они освоили передвижение курсора силой мысли по матрице из 35 квадратных ячеек, которые подсвечиваются в произвольном порядке. По мере тренировки конкретного подопытного животного возрастает и скорость управления курсором. В долгосрочной перспективе, как отмечает один из основателей Neuralink Ди-Джей Сео DJ Seo , целью компании является предоставление возможности миллиардам людей раскрыть их потенциал и превзойти наши биологические способности. Устройство призвано помочь людям, страдающим речевыми расстройствами или неспособными на вербальное общение по тем или иным причинам. Первые опыты показали хорошие перспективы разработки. Это как слушать аудиокнигу на вдвое меньшей скорости, заявляют авторы исследования.
Обычно человек проговаривает до 160 слов в минуту, что делает общение живым и естественным. Чтобы люди с поражением речевого аппарата также могли участвовать в таком общении, им нужны более точные датчики мозговой активности. Группа учёных из Университета Дьюка совместно с лабораторией биомедицинской инженерии университета создали датчик активности мозга с 256 сенсорами на кусочке пластика размером с почтовую марку. Новый датчик способен улавливать сигналы от одиночных нейронов, что позволяет с высокой точностью определять их активность. Учёные не собирались читать мысли напрямую. Но по комплексу сигналов для мышц речевого аппарата — языка, гортани и лицевых — они рассчитывали с высокой точностью определять невысказанные вслух мысли пациентов речью управляют до 100 мышц, за сигналами к которым необходимо следить. Таким образом, мысленно произнесённая фраза должна была транслироваться в сигналы мышцам, и по этим прямо считанным с мозга данным нужно было воспроизвести всё, что пациент собирался сказать. В случае пациента с поражением речевого аппарата мысли так бы и остались в коре головного мозга и дальше сигналы бы не прошли, но считанные датчиком они получили возможность быть воспроизведёнными компьютером.
Алгоритм распознавания обучался в режиме «слушай и повторяй». Пациент произносил бессмысленные короткие сочетания букв, на которых алгоритм учился распознавать мозговую активность для того или иного сочетания звуков. Слева старый менее чувствительный датчик, справа — новый, с которым проводили эксперимент Несмотря на относительно низкий процент распознавания звуков, команда учёных говорит об успехе. Дело в том, что алгоритм обучался всего 90 секунд в ходе 15-минутного тестирования. Ровно столько времени было у экспериментаторов с каждым пациентом. Это происходило в ходе плановых операций на мозге пациентов. Когда нейрохирурги заканчивали операцию, они давали учёным 15 минут поработать с пациентами над их программой. Без доступа к открытому мозгу, на определённый участок коры которого напрямую устанавливался датчик, работа не могла быть проделана.
На следующем этапе учёные собираются создать беспроводные датчики, чтобы работать с пациентами в обычных условиях, а не в операционной. Когда-нибудь это приведёт к появлению удобных мозговых имплантатов для трансляции мыслей в речь или цифровые сообщения. Своевременно обнаружить нарушения в работе мозга, например, инсульт, означает спасти человеку здоровье и жизнь. В качестве бонуса технология Niura обещает создать рекомендательный сервис по предложению музыки на основе слежения за настроением пользователя, тем самым оберегая уже душевное здоровье человека. Источник изображений: Niura Стартап вырос из личных переживаний его организаторов, ближайшие родственники которых пострадали от поражений головного мозга. Ключевым элементом устройства являются сухие силиконовые датчики-контакты, которые размещены по периметру наушников. Они обеспечивают достаточно хороший контакт с кожей и, по словам компании, не снижают чувствительность при обильном потоотделении. Решение Niura простое в использовании и может использоваться постоянно в отличие от обычных датчиков для снятия электроэнцефалограммы ЭЭГ.
Это особенно важно, например, в ходе проведения операций на головном мозге. В обычных условиях ЭЭГ снимается до и после проведения операции, а с помощью наушников Niura это можно делать непосредственно в процессе проведения операции. Близость внутриушного электрода наушников Niura к слуховой коре головного мозга, которая отвечает за обработку музыки и аудио, обещает раскрыть ещё один потенциал устройства. Наушники смогут различать настроение пользователей, и с помощью рекомендательного ИИ-сервиса будут воспроизводить музыку, соответствующую душевному состоянию. Данные с наушников передаются в смартфон, где происходит их обработка. На всех этапах происходит шифрование трафика и данных в соответствии с требованиями американских регуляторов. Компания получила ряд предварительных патентов на ключевые технологии и ведёт переговоры с ведущими мировыми брендами о выпуске коммерческой продукции на основе платформы Niura. Самостоятельно этим она заниматься не будет.
Будет только предоставлять лицензии. Пациенты прослушивали трек «Another Brick in the Wall Part 1 » группы Pink Floyd, а имплантированные в мозг датчики снимали показания. Различение ритма и мелодии в сигналах мозга поможет разработать имплантаты для людей, страдающих нарушениями в области восприятия речи и эмоций и не только. Источник изображения: Pixabay Для поиска зон мозга, ответственных за восприятие музыки в широком смысле этого слова, в мозг 29 пациентов были имплантированы по 2268 электродов. Всем им ставили композицию Pink Floyd «Ещё один кирпич в стене», ставшую классикой рока. Параллельно прослушиванию с датчиков снимались показания мозговой активности, которые затем расшифровывали с помощью линейного и нелинейного ИИ-алгоритма. Что в итоге получилось, можно прослушать в ролике ниже. Ценители Pink Floyd могут прийти в ужас от услышанного.
С другой стороны, мозг может служить своеобразным фильтром, придающим композиции новизну и определённую оригинальность.
В настоящий момент максимум, чего достигло человечество, — это машинное распознавание образов. Да, конечно, технологии искусственного разума будут развиваться и дальше. Но не нужно забывать и о том, что ИИ является энергозатратным процессом. А наш мозг потребляет всего 20 ватт. Вдумайтесь, что нашей вычислительной машине в голове, чтобы охватить всю нашу мыслительную способность, необходима энергия, которую потребляет маломощная лампа накаливания. Для искусственного же интеллекта необходимо невероятное количество энергии для того, чтобы, например, распознать на изображении пингвина из 10 миллионов изображений. Для решения такой задачи требуются целые центры обработки данных, которые необходимо поддерживать в прохладе охлаждать. Если бы мы знали, как научить искусственный интеллект ИИ воспроизведению всего, на что способен человеческий мозг, нам потребовалось бы огромное количество атомных электростанций, чтобы обеспечить необходимую энергию. Человеческий мозг состоит примерно из 86 миллиардов нейронов Getty Images Нейроны, также известные как нервные клетки, отвечают за передачу информации другим клеткам.
Раньше считалось, что мозг содержит 100 миллиардов и более нейронов, но недавние научные исследования опровергли это. Гипотетически у вашего мозга достаточно памяти, чтобы хранить весь Интернет gfycat. По новым данным, объем памяти человека составляет примерно 1 петабайт. Это теоретически позволяет вместить в память весь мировой Интернет. Однако это не означает, что мы действительно можем запомнить всю информацию из Сети — наш мозг имеет такое строение, что он не может так быстро обрабатывать такой объем информации.
Мозг и когнитивные способности
Результаты позволяют предложить новые стратегии медикаментозного лечения ОКР на основе имеющихся препаратов, регулирующих глутамат. В частности, препараты, ингибирующие пресинаптические глутаматные рецепторы", - говорит Роббинс. Пресинаптический рецептор - это часть нервной клетки, которая контролирует высвобождение химических веществ-нейромедиаторов. Тяжелое ОКР - это психическое расстройство, которое причиняет невыразимые страдания некоторым людям. Оно может привести к потере работы и отношений, а также к социальной изоляции. В крайних случаях отсутствие контроля и чувство безнадежности, вызванные ОКР, могут привести к мыслям о самоубийстве. Современные методы лечения ОКР ограничены. Если людям с более легкими симптомами могут помочь некоторые антидепрессанты, то для людей с тяжелыми симптомами существует немного вариантов - зачастую экстремальных - таких как глубокая стимуляция мозга и даже нейрохирургическая операция по полному удалению передней поясной коры.
Мозг человека оказался способен защищать себя от старения: открытие ученых из США 02. Научное открытие было сделано сотрудниками Института биологических исследований Солка.
Результаты исследования представлены в специализированном издании Science. Как выяснили учёные, механизм предотвращения старения существует у нейронов.
Как хорошо, что хотя бы в науке истина не зависит от позиции большинства. Многие из тех, кто отрицал возможность таких исследований, теперь считают их приоритетными. В рамках этой статьи можно упомянуть только о самых интересных результатах, например о детекторе ошибок. Каждый из нас сталкивался с его работой.
Представьте, что вы вышли из дому и уже на улице вас начинает терзать странное чувство - что-то не так. Вы возвращаетесь - так и есть, забыли выключить свет в ванной. То есть, вы забыли выполнить обычное, стереотипное действие - щелкнуть выключателем, и этот пропуск автоматически включил контрольный механизм в мозге. Этот механизм в середине шестидесятых был открыт Н. Бехтеревой и ее сотрудниками. Несмотря на то, что результаты были опубликованы в научных журналах, в том числе и зарубежных, сейчас они "переоткрыты" на Западе людьми, знающими работы наших ученых, но не гнушающимися прямым заимствованием у них.
Исчезновение великой державы привело и к тому, что в науке стало больше случаев прямого плагиата. Детекция ошибок может стать и болезнью, когда этот механизм работает больше, чем нужно, и человеку все время кажется, что он что-то забыл. В общих чертах нам сегодня ясен и процесс запуска эмоций на уровне мозга. Почему один человек с ними справляется, а другой - "западает", не может вырваться из замкнутого круга однотипных переживаний? Оказалось, что у "стабильного" человека изменения обмена веществ в мозге, связанные, например, с горем, обязательно компенсируются направленными в другую сторону изменениями обмена веществ в других структурах. У "нестабильного" же человека эта компенсация нарушена.
Кто отвечает за грамматику? Очень важное направление работы - так называемое микрокартирование мозга. В наших совместных исследованиях обнаружены даже такие механизмы, как детектор грамматической правильности осмысленной фразы. Например, "голубая лента" и "голубой лента". Смысл понятен в обоих случаях. Но есть одна "маленькая, но гордая" группа нейронов, которая "взвивается", когда грамматика нарушена, и сигнализирует об этом мозгу.
Зачем это нужно? Вероятно, затем, что понимание речи часто идет в первую очередь за счет анализа грамматики вспомним "глокую куздру" академика Щербы. Если с грамматикой что-то не так, поступает сигнал - надо проводить добавочный анализ. Найдены микроучастки мозга, которые отвечают за счет, за различение конкретных и абстрактных слов. Показаны различия в работе нейронов при восприятии слова родного языка чашка , квазислова родного языка чохна и слова иностранного вахт - время по-азербайджански. В этой деятельности по-разному участвуют нейроны коры и глубоких структур мозга.
В глубоких структурах в основном наблюдается увеличение частоты электрических разрядов, не очень "привязанное" к какой-то определенной зоне. Эти нейроны как бы любую задачу решают всем миром. Совершенно другая картина в коре головного мозга. Один нейрон словно говорит: "А ну-ка, ребята, помолчите, это мое дело, и я буду выполнять его сам". И действительно, у всех нейронов, кроме некоторых, понижается частота импульсации, а у "избранников" повышается. Благодаря технике позитронно-эмиссионной томографии или сокращенно ПЭТ стало возможно детальное изучение одновременно всех областей мозга, отвечающих за сложные "человеческие" функции.
Суть метода состоит в том, что малое количество изотопа вводят в вещество, участвующее в химических превращениях внутри клеток мозга, а затем наблюдают, как меняется распределение этого вещества в интересующей нас области мозга. Если к этой области усиливается приток глюкозы с радиоактивной меткой - значит, увеличился обмен веществ, что говорит об усиленной работе нервных клеток на этом участке мозга. А теперь представьте, что человек выполняет какое-то сложное задание, требующее от него знания правил орфографии или логического мышления. При этом у него наиболее активно работают нервные клетки в области мозга, "ответственной" именно за эти навыки. Усиление работы нервных клеток можно зарегистрировать с помощью ПЭТ по увеличению кровотока в активизированной зоне. Таким образом удалось определить, какие области мозга "отвечают" за синтаксис, орфографию, смысл речи и за решение других задач.
Например, известны зоны, которые активизируются при предъявлении слов, неважно, надо их читать или нет. Есть и зоны, которые активизируются, чтобы "ничего не делать", когда, например, человек слушает рассказ, но не слышит его, следя за чем-то другим. Что такое внимание? Не менее важно понять, как "работает" внимание у человека. Этой проблемой в нашем институте занимается и моя лаборатория, и лаборатория Ю. Исследования ведутся совместно с коллективом ученых под руководством финского профессора Р.
Наатанена, который открыл так называемый механизм непроизвольного внимания. Чтобы понять, о чем идет речь, представьте ситуацию: охотник крадется по лесу, выслеживая добычу. Но он и сам является добычей для хищного зверя, которого не замечает, потому что настроен только на поиск оленя или зайца. И вдруг случайный треск в кустах, может быть, и не очень заметный на фоне птичьего щебета и шума ручья, мгновенно переключает его внимание, подает сигнал: "Рядом опасность". Механизм непроизвольного внимания сформировался у человека в глубокой древности, как охранный механизм, но работает и сейчас: например, водитель ведет машину, слушает радио, слышит крики детей, играющих на улице, воспринимает все звуки окружающего мира, внимание его рассеянно, и вдруг тихий стук мотора мгновенно переключает его внимание на машину - он осознает, что с двигателем что-то не в порядке кстати, это явление похоже на детектор ошибок. Такой переключатель внимания работает у каждого человека.
Мы обнаружили зоны, которые активизируются на ПЭТ при работе этого механизма, а Ю. Кропотов исследовал его с помощью метода имплантированных электродов. Иногда в самой сложной научной работе бывают смешные эпизоды. Так было, когда мы в спешке закончили эту работу перед очень важным и престижным симпозиумом. Кропотов и я поехали на симпозиум делать доклады, и только там с удивлением и "чувством глубокого удовлетворения" неожиданно выяснили, что активизация нейронов происходит в одних и тех же зонах. Да, иногда двоим сидящим рядом надо поехать в другую страну, чтобы поговорить.
Если механизмы непроизвольного внимания нарушаются, то можно говорить о болезни. В лаборатории Кропотова изучают детей с так называемым дефицитом внимания и гиперактивностью. Это трудные дети, чаще мальчики, которые не могут сосредоточиться на уроке, их часто ругают дома и в школе, а на самом деле их нужно лечить, потому что у них нарушены некоторые определенные механизмы работы мозга. Еще недавно это явление не рассматривалось как болезнь и лучшим методом борьбы с ним считались "силовые" методы. Мы сейчас можем не только определить это заболевание, но и предложить методы лечения детей с дефицитом внимания. Однако хочется огорчить некоторых молодых читателей.
Далеко не каждая шалость связана с этим заболеванием, и тогда... Кроме непроизвольного внимания есть еще и селективное. Это так называемое "внимание на приеме", когда все вокруг говорят разом, а вы следите только за собеседником, не обращая внимания на неинтересную вам болтовню соседа справа. Во время эксперимента испытуемому рассказывают истории: в одно ухо - одну, в другое - другую. Мы следим за реакцией на историю то в правом ухе, то в левом и видим на экране, как радикально меняется активизация областей мозга. При этом активизация нервных клеток на историю в правом ухе значительно меньше - потому, что большинство людей берут телефонную трубку в правую руку и прикладывают ее к правому уху.
Это показали результаты анализа данных о питании и состоянии здоровья почти у 182 тысяч участников исследования UK BiobanK. Итоги исследования опубликовал журнал Nature. Выборка исследования Результаты Выборка исследования В исследовании принимали участие 181 990 участников Биобанка Великобритании. Задача ученых заключалась в сопоставлении пищевых предпочтений с физическими показателями, среди которых — биомаркеры обмена веществ в крови, генетика, когнитивные функции, визуализация мозга. Информация о пищевых предпочтения была собрана путем онлайн-анкетирования.
Мозг не тот, кем кажется: пять важных открытий последних лет
Вы видите как обезьяна сначала управляет курсором с помощью контроллера, но после того как было отключено питание контроллера она продолжала это делать усилиями мозга с помощью Neuralink. В ходе исследования нейроинтерфейс Layer 7 Cortical Interface был временно помещён в мозг трёх пациентов, которые уже подвергались нейрохирургическим операциям по удалению опухолей. Он распространен по всему мозгу и регулирует фундаментальные нейрональные процессы за счет связывания со специфическими ионотропными рецепторами GlyR. В последние годы изучение мозга человека идет очень активно. Тем не менее в СМИ достаточно часто встречается информация, что он исследован только на 10 %. Как следствие, формируются бесчисленные связи между нейронами мозга, приспосабливающ »»».
"Даже на 10% не изучен" - нейрофизиолог об исследованиях человеческого мозга
Mind & Brain coverage from Scientific American, featuring news and articles about advances in the field. Российский экпериментатор, просверлил дрелью череп, вживил себе в мозг чип,чтобы контролировать свои сны. один из самых известных экспертов по исследованиям мозга в России, доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных, заведующий лабораторией нейрофиз. Кроме того, последние исследования воздействия медитации на человека показали, что интенсивная умственная тренировка может изменить как структуру, так и функцию мозга.
"Даже на 10% не изучен" - нейрофизиолог об исследованиях человеческого мозга
Во-первых, аналогичные клетки раньше не находили у мышей, мозг которых подробно изучен, поэтому предполагается, что они могут быть специфичными для приматов. Во-вторых, они обнаружены во внешнем слое коры головного мозга — части, которая у человека развита сильнее других животных и отвечает в том числе за сознание. Пока о работе этих клеток известно очень мало, ученые лишь предполагают, что это тормозные нейроны. Связь кишечника и мозга Принято считать, что мозг управляет всем организмом, и это действительно так. Но последние исследования говорят о том, что кишечник, в свою очередь, может влиять на работу мозга.
Это происходит за счет активации так называемой оси мозг — кишечник. Этот термин означает, что два органа имеют много нервных связей и способны влиять друг на друга. Влияние может происходить через нервные волокна, а также через выброс гормонов. Например, известно, что стресс и депрессия часто сопровождаются запорами или диареей.
Считается, что так действуют гормоны стресса, часть из которых попадает в желудочно-кишечный тракт: они нарушают нормальную деятельность микрофлоры кишечника. Обратное воздействие микрофлоры кишечника на мозг попало в поле зрения ученых только недавно. Несколько исследований показали возможное влияние бактерий в кишечнике на мозг через общие нервные связи. В 2022 году в Nature вышла статья, в которой авторы утверждают, что изменение состава микробиома кишечника может играть ключевую роль в развитии депрессии.
Они проанализировали образцы кала людей с депрессией и сравнили их с контрольными образцами здоровых людей. Состав микроорганизмов значительно различался. Во-первых, в кишечнике людей с депрессией обнаружили бактерии, которые могут приводить к развитию депрессии. С другой стороны, количество микроорганизмов, которые могут уменьшить проявления этого заболевания, было значительно ниже, чем у контрольной группы.
Эти бактерии могут влиять на развитие депрессии прежде всего за счет производства нейромедиаторов — химических веществ, которые передают информацию между нейронами.
Результаты показали, что стимуляция мозга улучшила двигательную активность участников в обоих случаях. Специалисты также выяснили, что успех метода зависел от наличия мозговой активности, связанной с задачей. Другими словами, в периоды отдыха воздействие на глубинные зоны мозга не оказывало эффекта.
Ученые считают, что их открытие позволит разработать новые методы лечения различных расстройств, связанных с нейронной активностью. Ранее российские исследователи создали нейростимулятор для борьбы с тремором.
Это воздействие помогло улучшить процесс выведения бета-амилоида через лимфатические сосуды из мозговой ткани мышей с болезнью Альцгеймера, особенно когда оно применялось во время сна. Учёные считают, что такой метод фотобиомодуляции может быть перспективным и безопасным способом лечения деменции и других нейродегенеративных заболеваний мозга, связанных с нарушениями лимфатической системы, таких как болезнь Паркинсона, глиомы, черепно-мозговые травмы и внутричерепные кровоизлияния.
И в нем удивительно абсолютно все. Если все нервные клетки мозга собрать в каком-то гипотетическом устройстве, то оно способно будет генерировать электрический разряд, мощность которого может достигать 60 ватт электрическая активность — один из важнейших показателей работы мозга.
Мы знаем, что каким-то непостижимым образом нейроны развиваются, самовосстанавливаются и сохраняют память, передавая ее из поколения в поколение. Некоторые люди причем их достаточно много утверждают, что в стрессовых ситуациях к ним приходят воспоминания от далеких предков, о которых они и понятия не имели.
Нейронаука. Современная нейропсихология
Кроме того, последние исследования воздействия медитации на человека показали, что интенсивная умственная тренировка может изменить как структуру, так и функцию мозга. В ходе исследования нейроинтерфейс Layer 7 Cortical Interface был временно помещён в мозг трёх пациентов, которые уже подвергались нейрохирургическим операциям по удалению опухолей. Новое исследование российских ученых показало, что такие благоприятные условия заметно меняют поведение и состояние мозга крыс, причем эффект сильно зависит от их пола. Они обнаружили, что воздействие на некоторые зоны мозга, связанные в других экспериментах с депрессией, также повлияло на частоту сердечных сокращений. Данное исследование вносит вклад в понимание того, как специфика организации белого вещества головного мозга связана с ядерными и сопутствующими симптомами РАС. Помимо спектакля, посетители смогут увидеть выставку, посвященную современным исследованиям возможностей мозга и достижениям нейронауки.