ВНИМАНИЕ! На форуме началось голосование в конкурсе - астрофотография месяца АПРЕЛЬ!
0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.
Оказалось, что те участники эксперимента, мозг которых настраивался на нужный ритм, обучались в три раза быстрее. Более того, их высокая производительность сохранилась и на следующий день. По-видимому, выбор правильной частоты и правильного фазового выравнивания для мерцания сенсорного стимула, имеет сильный и продолжительный эффект. При этом, важно отметить, что импульсы должны согласовываться с моментом, когда цикл мозговой волны находится в фазе впадины. Исследователи считают, что это точка в цикле, когда нейроны находятся в состоянии «высокой восприимчивости».
У носителей немецкого и арабского языков, кардинально различающихся по структуре, по-разному развиты связи в языковых зонах мозга.
С помощью магнитно-резонансной томографии исследователи изучали мозг носителей немецкого и арабского языков и обнаружили различия в структуре языковых областей мозга. Они сравнили сканы мозга 94 носителей двух очень разных языков и показали, что язык, на котором мы разговаривали в детстве, действительно модулирует связи в мозге.Данные, полученные с помощью диффузно-взвешенной МРТ (трактография), позволили определить плотность взаимодействия между различными областями мозга. Удалось показать, что связи белого вещества языковой сети адаптируются к требованиям по обработке и трудностям родного языка.Так, согласно результатам, у носителей арабского языка выявилась более сильная связь между левым и правым полушариями, чем у носителей немецкого языка. Эту разницу также обнаружили между семантическими языковыми областями и предположили, что она может быть связана с относительно сложной семантической и фонологической обработкой арабского языка. В свою очередь, носители немецкого языка показали более тесную связь в языковой сети левого полушария. Такие результаты характерны для сложной синтаксической обработки немецкого языка, что связано со свободным порядком слов и большим расстоянием зависимости элементов предложения.Это исследование – одно из первых, в котором задокументированы различия между мозгом людей, которые выросли в разной языковой среде, и может предоставить пищу для размышлений в последующем тем ученым, которые будут заниматься межкультурными различиями при обработке данных в мозге.
Социальное обучение играет важную роль в жизни общественных насекомых. Однако до сих пор было неясно, участвует ли оно в формировании сложных систем коммуникации, таких как язык танца медоносных пчел. Эксперименты, проведенные китайскими и американскими биологами, показали, что «наивные» пчелы, не имевшие возможности чему-либо научиться у опытных товарищей, в положенный срок начинают вылетать на сбор корма и танцевать. Однако они делают это иначе, чем нормальные пчелы, которые сначала несколько дней наблюдают за танцами более опытных коллег, и только потом начинают танцевать сами. По мере того, как наивная пчела набирается опыта, летая за едой и наблюдая танцы таких же, как она, необученных сородичей, некоторые из различий сглаживаются, но не все. Результаты согласуются с идеей о том, что пчелиный танец — поведение в основном врожденное, но нуждающееся в отладке при помощи обучения. Также они согласуются с гипотезой о существовании у пчел культурных традиций, помогающих адаптировать танец к нюансам местной обстановки.
Но является ли сам язык танца полностью врожденным? Может быть, ему нужно доучиваться, как это делают многие певчие птицы, у которых врожденная песня весьма приблизительна, а для полноценного пения требуется социальное обучение (см.: Птицы осваивают пение, наблюдая за реакцией сородичей, «Элементы», 20.03.2019)? Или, может быть, врожденной является только способность быстро выучивать язык танца, как у людей, у которых сам язык не прописан в генах, но есть потрясающий врожденный талант к его освоению?
Похоже на то, что нюансы кодирования расстояния могут сохраняться в пчелиных семьях как культурные традиции. И если такую традицию искусственно прервать (как это произошло в экспериментальных семьях, составленных из юных, ничего не знающих рабочих), то она потом не восстанавливается. Значит, не исключено, что какие-то зачатки культуры у пчел всё-таки есть. Культурному наследованию навыков может способствовать размножение семей посредством роения, при котором новая семья сразу имеет опытных рабочих, и то, что семьи у пчел многолетние. Этим пчелы выгодно отличаются от шмелей и большинства муравьев, у которых новую семью основывает одинокая самка, что радикально затрудняет передачу культурной информации от семьи к семье.
В конце статьи авторы немного рассуждают о возможных выгодах использования социального обучения в формировании танца. Выгоды могут быть связаны с тем, что пчелы селятся в разных местностях (разные пейзажи вокруг гнезда), а способствующие ошибкам неровности «танцплощадок» могут сильно различаться в разных гнездах. Поэтому язык танца полезно подстраивать к нюансам местной обстановки. Например, пчела оценивает расстояние до источника пищи по оптическому потоку (см. Optical flow), то есть, грубо говоря, по суммарному количеству мелькания в глазах за время полета туда и обратно. Из этого следует, что в разных местностях переводить оптический поток в число виляний брюшком во время танца, скорее всего, лучше по разным формулам. Тут-то и открывается поле для культурного наследования, потому что вписывать такие локальные адаптации в геном вряд ли практично.
Британские и китайские биологи провели со шмелями эксперименты по «социальной диффузии», ранее проводившиеся с птицами и млекопитающими. В шмелиные семьи подсаживали демонстраторов, специально обученных решать нестандартную для шмелей задачу одним из двух равноценных способов, и смотрели, как будет распространяться навык. Оказалось, что процессы формирования поведенческих традиций у шмелей очень похожи на то, что ранее наблюдалось у теплокровных позвоночных. Шмели успешно учатся у демонстратора и начинают решать задачу тем же способом, что и он. Альтернативный способ иногда случайно открывается, но не получает распространения. Если подсадить в шмелиную семью демонстраторов, умеющих решать задачу обоими способами, то один из способов всё равно рано или поздно становится доминирующим, то есть происходит унификация поведенческой традиции. Это, по-видимому, объясняется не тем, что какие-то шмели меняют свои привычки (каждый шмель, как правило, держится за привычный ему способ), а тем, что новые ученики усваивают более распространенный вариант поведения, отчего тот становится еще более распространенным. Способность к социальному обучению и формированию традиций могла направлять эволюцию врожденных (инстинктивных) элементов поведения общественных насекомых благодаря эффекту Болдуина.
Таким образом, результаты согласуются с гипотезой о том, что поведенческие инновации у шмелей могут распространяться в пределах колонии путем социального обучения. Стоит ли называть такой навык культурной (а не просто поведенческой) традицией? Может и не стоит, потому что передачу навыка между поколениями у шмелей никто не наблюдал. К началу зимы рабочие шмели погибают, а вместе с ними и весь их опыт. Новые семьи создаются перезимовавшими самками, которые вряд ли могут научить потомство чему-то полезному.
Авторы завершают статью двумя фразами, которые стоит процитировать: «Возможно, элементы огромного и сложного врожденного поведенческого репертуара общественных насекомых не всегда были такими инстинктивными. Причина, по которой часто не удается найти признаков культуры у тех или иных животных, возможно, состоит в том, что мы ищем их слишком поздно» (то есть культурные традиции могли уже успеть стать инстинктами).
Обычно считается, что процессы обучения и запоминания состоят из трёх основных этапов: кодирования событий в сетях мозга, хранения закодированной информации и последующего её извлечения, когда это необходимо. Но оказалось, что это немного не так.Цитата«Один из основных выводов этой работы заключается в том, что конкретная память хранится в определённой структурной связности между ансамблями энграммных клеток, которые лежат вдоль определённого анатомического пути. Этот вывод провокационный, потому что существующая догма предполагает, что память вместо этого сохраняется с помощью синапсов», — говорит Сусуму Тонегава (Susumu Tonegawa), профессор биологии и нейронаук, директор Центра генетики нейронных сетей RIKEN-MIT в Институте обучения и памяти Пикауэра, старший автор исследования.Исследователи также показали, что, несмотря на то что воспоминания, хранящиеся в тихих энграммах, нельзя вызвать естественным образом, они сохраняются в течение по крайней мере недели и могут быть «пробуждены» через несколько дней с помощью обработки клеток белком, который стимулирует образование синапсов.
«Один из основных выводов этой работы заключается в том, что конкретная память хранится в определённой структурной связности между ансамблями энграммных клеток, которые лежат вдоль определённого анатомического пути. Этот вывод провокационный, потому что существующая догма предполагает, что память вместо этого сохраняется с помощью синапсов», — говорит Сусуму Тонегава (Susumu Tonegawa), профессор биологии и нейронаук, директор Центра генетики нейронных сетей RIKEN-MIT в Институте обучения и памяти Пикауэра, старший автор исследования.
Нейробиологи из MIT опубликовали в журнале Nature исследование, в котором изучали механизмы потери и восстановления памяти при болезни Альцгеймера. Они обнаружили, что на ранних стадиях патологии новые воспоминания формируются точно так же, как и в норме, но вот через несколько дней вспомнить их уже не получается. Предполагая, что эти отголоски прошлого всё же не пропали бесследно, учёные смогли искусственно стимулировать их восстановление при помощи методов оптогенетики. Хотя этот способ пока не может использоваться на людях, результаты говорят о том, что такой способ стимуляции памяти претендует на очень даже неплохое место в терапии будущего для мнестических расстройств.Цитата«Важно то, что мы доказали концепцию. То, что раньше казалось безвозвратно потерянным, нашлось на своём месте. Вопрос в другом: как теперь его оттуда извлечь?»— задаётся вопросом Сусуму Тонегава (Susumu Tonegawa), директор Объединённого центра нейронной генетики RIKEN-MIT и Института наук о мозге в городе Рикен (Япония), нобелевский лауреат 1987 года за открытие генетического принципа образования разнообразия антител.
«Важно то, что мы доказали концепцию. То, что раньше казалось безвозвратно потерянным, нашлось на своём месте. Вопрос в другом: как теперь его оттуда извлечь?»— задаётся вопросом Сусуму Тонегава (Susumu Tonegawa), директор Объединённого центра нейронной генетики RIKEN-MIT и Института наук о мозге в городе Рикен (Япония), нобелевский лауреат 1987 года за открытие генетического принципа образования разнообразия антител.
Ожидания или представления о мире могут влиять на кратковременную память людей. Это выяснили исследователи из Канады и Нидерландов, которые показывали людям изображения с разными символами — латинскими буквами и их зеркальными отражениями — и просили их запомнить. Люди чаще помнили, что видели реальную букву, когда на самом деле видели отражение, чем наоборот — знание алфавита исказило воспоминания. Исследование опубликованов PLoS One.Наша память может обманывать нас и создавать ложные воспоминания, выдавая их за реальные. Обычно такие воспоминания основаны на реальных событиях, однако каждый раз, когда мы что-то вспоминаем, мозг создает эту историю заново — и искажает ее. На это влияет контекст — то, что происходило во время самого события и то, что происходит во время извлечения воспоминания, а еще наши ассоциации, представления о мире или ожидания. Ложные воспоминания можно даже создать с нуля: внушить человеку, что с ним происходило событие, которого на самом деле не было.Искажаются обычно давние воспоминания, и может показаться, что кратковременная память должна быть более точна — ведь она хранит информацию не так долго. Тем не менее, мы иногда точно помним, что положили ключи на тумбу у двери, хотя на самом деле оставили их в кармане куртки. И некоторые исследования подтверждают, что и кратковременная память подвержена искажениям.Марте Оттен (Marte Otten) из Амстердамского университета с коллегами провели четыре эксперимента, чтобы исследовать искажения кратковременной памяти. Во всех экспериментах ученые ненадолго показывали участникам картинку с буквами латинского алфавита, который был хорошо им знаком, и с псевдобуквами — зеркальным отражением тех же букв. Участникам нужно было запомнить символы и их расположение, а затем ответить, какой именно символ они видели в конкретном месте. Подобные эксперименты уже проводились: людям показывали отраженную букву, а они были уверены, что им показали обычную. Но тогда исследователи списали это на ошибки восприятия, а не ошибки памяти.Здесь участникам исследования на 0,25 секунды показывали картинку, на которой 6–8 букв и псевдобукв были выстроены в круг. В двух экспериментах псевдобукв было меньше, а в двух других исследователи размещали на картинках по три настоящих буквы и три их отражения. Людей заранее предупредили о том, что буквы могут быть зеркально отражены, и призвали обращать на это внимание. После небольшой паузы — от 0,75 секунды до 3 секунд — на экране на полсекунды появлялась квадратная рамка на месте одного из символов. Кроме этого, была еще одна картинка с другими буквами и псевдобуквами, которая появлялась после рамки или одновременно с ней. Это дополнительное изображение следовало игнорировать — оно было нужно, чтобы запутать участников.В конце появлялся экран с шестью символами — вариантами ответа. Участники должны были выбрать один — тот, что был на месте рамки. Среди вариантов ответа была нужная буква в той же ориентации, что на исходной картинке и ее зеркальное отражение, и другие буквы и псевдобуквы. В первом эксперименте реальных букв было больше, а в других букв и их отражений стало поровну. Затем участники должны были указать, насколько они уверены в ответе по шкале от 1 до 4.Во всех четырех экспериментах результаты были примерно одинаковыми: люди, которые должны были запомнить реальную букву, ошибались и выбирали вместо нее псевдобукву лишь в 8–15 процентах случаев. Чуть реже выбор падал на совершенно другой, непохожий символ — в 10 процентах случаев. Если же на месте рамки была псевдобуква, ошибки случались чаще: участники вспоминали вместо нее реальную букву в 30–40 процентах случаев. Это происходило от того, полагают авторы, что люди привыкли видеть нормальные, не отраженные буквы. При этом если пауза между исчезновением картинки и появлением рамки была дольше, то и ошибались люди чаще. А еще когда люди выбирали реальную букву вместо пвсевдобуквы, они чаще были уверены в своем ответе, чем нет. Авторы назвали такие искажения иллюзиями памяти.Из-за того, что таких иллюзий памяти становилось больше со временем, исследователи пришли к выводу, что в некоторых случаях воспоминание о псевдобукве формируется, но затем его заменяет иллюзорное воспоминание о реальной букве, то есть речь здесь не только об искажении восприятия. Мы не просто видим то, что хотим видеть, но и помним то, что хотим помнить. И наши представления о мире и ожидания могут влиять даже на воспоминания о событиях, которые только что произошли.Недавно мы рассказывали об исследовании, которое помогло ученым разобраться, как воспоминания переходят из кратковременной памяти в долговременную. Как выяснилось, переносить воспоминания из гиппокампа в кору помогает таламус.
новые данные отчасти подтвердили устройство двигательного гомункула: в двигательной коре действительно есть отдельные зоны, отвечающие за пальцы ног, пальцы рук, язык и т.д. Но при этом двигательные зоны сгруппированы в три части, соответствующие нижней части тела, торсу и рукам и голове. Внутри каждой «мегазоны» есть участки, которые соответствуют наиболее удалённым частям тела — например, пальцам. Такие участки будут находиться, условно говоря, посередине «мегазоны», то есть участок пальцев ног (прим. моё: наверное, «пальцев рук», опечатка, полагаю) будет сидеть между участками коры, отвечающими за локти и предплечья. Схема старого двигательного гомункула Пенфилда (слева) и новый перерисованный гомункул (справа). Иллюстрация: Evan M. Gordon et al., Nature (2023) Наконец, самое важное — большие зоны головы, торса и нижней части тела перемежались зонами без какой-либо специализации. Эти странные участки, во-первых, оказались тесно связаны друг с другом, во-вторых, оказались тесно связаны с другими частями мозга, которые отвечают за планирование действий, за болевые ощущения, за регуляцию кровяного давления. Они активировались тогда, когда какое-то движение — всё равно, какое — только задумывалось. Исследователи пишут в Nature, что участки без специализации координируют действия в масштабах всего тела с учётом данных из других зон мозга, которые не посылают напрямую двигательных импульсов к мышцам. Конечно, никто не думал, что мозг не умеет координировать движения, но сейчас соответствующие зоны удалось обнаружить в явном виде, причём они оказались в составе двигательного нейрогомункула.
В 1979 году психологи Даниэль Канеман и Амос Тверски предложили так называемую теорию перспектив, которая описывает, как люди выбирают между вариантами с известными рисками и ограничениями. Авторы выявили две системы мышления: быструю, которая происходит автоматически и бессознательно, и гораздо более медленную, когда сознание, используя логическую аргументацию, выбирает из предложенных вариантов оптимальный. Такое «медленное» мышление долгое время считалось присущим исключительно человеку. Однако новое исследование ученых из Питтсбурского университета опровергает этот факт.
Родной язык влияет на восприятие музыки: владение тональным языком способствует лучшему различению похожих мелодий, а владение нетональным языком помогает лучше распознавать ритм. Результаты метаанализа 20 исследований и эксперимента с 459066 участниками опубликованы в Current Biology.Тональные (тоновые) языки, распространенные в Юго-Восточной Азии (например, китайский или вьетнамский), отличаются использованием высоты звука для указания смысла слова. В таких языках как русский или английский могут использоваться интонации, но, в отличие от тональных языков, интонации распространяются на большой отрезок предложения, а не показывают значение одного конкретного слова. Прошлые исследования показывают, что язык имеет большое влияние на мышление и восприятие: от социальных норм и стереотипов до зрительного восприятия предметов. Однако изучение того, насколько родной язык связан со способностью воспринимать музыку, пока дает противоречивые результаты.
Таким образом, учтя недостатки прошлых исследований, такие как маленькая выборка и малое количество языков для сравнения, авторы показали, что язык действительно влияет на восприятие музыки: носители тоновых языков лучше различают мелодии, но хуже распознают ритм.Исследователи изучают и то, как иностранный язык влияет на мышление. Так, американские психологи обнаружили, что использование иностранного языка снижает эмоциональность при решении этических проблем. А другая группа психологов показала, что размышления на неродном языке заставляют людей фокусироваться на последствиях поступков окружающих, а не на их намерениях.
Американские ученые продемонстрировали, что обезьяны, как и люди, способны к сложным размышлениям. Например, они умеют учитывать комбинации факторов. При этом приматы не импульсивно гонятся за первым доступным вариантом, а находят оптимальное решение, исходя из ограничений, затрат и последствий.
Наличие двигательных реакций на обонятельные стимулы при различных синдромах отключения сознания ассоциировано с его лучшим последующим восстановлением. Согласно результатам исследования китайских ученых, опубликованным в журнале Frontiers in Neuroscience, у людей без реакции на запахи в головном на электроэнцефалограмме отмечался более высокий взвешенный индекс фазового запаздывания в тета-диапазоне.Тяжелые травмы головного мозга могут привести к различным стадиям отключения сознания, таким как кома, вегетативное состояние, состояние минимального сознания и выход из него. Эти стадии отличаются по двигательным и речевым реакциям пациента на внешние сенсорные раздражители: болевые, звуковые, зрительные. Так, пациенты в вегетативном состоянии не чувствительны к внешним раздражителям и не осознают себя и свое окружение, а у людей с минимальным сознанием могут наблюдаться не стойкие признаки целенаправленного поведения в ответ на раздражители. Однако непонятно, насколько обонятельные стимулы подходят для поведенческой оценки сознания.Несколько предыдущих исследований показывали разные результаты обработки корой обонятельной информации, которую оценивали с помощью ЭЭГ, а в одном исследовании их применяли для оценки сознания у больных с разной степенью его отключения. Поэтому Цю Ю Се (Qiuyou Xie) с коллегами из Южного медицинского университета изучил, насколько реакция на обонятельные стимулы может прогнозировать восстановление сознания. Для этого они включили в исследование 28 человек с разными синдромами отключения сознания: у 13 пациентов диагностировали вегетативное состояние, а у 15 — синдром минимального сознания.Всем участникам подносили к носу (на расстоянии около двух сантиметров) вату, пропитанную ванилином, каприновой кислотой (ей пахнут козы), и сухую вату. Пациентам случайным образом давали вату с разным запахом и контрольную вату примерно на пять секунд. Каждое представление повторялось примерно пять раз с интервалом в 30 секунд в виде блока, интервал между блоками составлял около двух минут. Всем пациентам параллельно с предоставлением стимула снимали ЭЭГ.Наличие реакции оценивалось с помощью шкалы расстройств сознания. Ученые разделили участников на две группы: которые реагировали на обонятельные стимулы (общая реакция на стимулы с двумя одорантами, или общая реакция на один стимул, или локальная реакция на один стимул), и которые не реагировали. Пациенты находились под наблюдением в течение трех месяцев.Обе группы пациентов существенно не различались по возрасту, полу, причине заболевания или времени с момента травмы. Всего у 16 пациентов врачи зарегистрировали реакцию на обонятельные стимулы: у четырех пациентов в вегетативном состоянии и у 12 с синдромом минимального сознания. У 15 человек была реакция на приятный запах ванилина, у 12 — на неприятный, у двух — на чистую вату, а у 11 — на оба вида раздражителя. Врачи нашли достоверную связь между наличием реакции и уровнем сознания (р = 0,020).Через три месяца у 10 из 16 пациентов с реакцией на запахи (62,5 процента) восстановились отдельные функции сознания по сравнению с 16,7 процента (2 из 12 пациентов) в группе без реакции на запахи (р = 0,023). В группе без реакции врачи отметили у пациентов высокий взвешенный индекс фазового запаздывания (wPLI) в тета-диапазоне в центрально-теменной области.Таким образом, ученые подтвердили свою гипотезу о том, что обонятельную реакцию можно считать сознательным поведением, и, следовательно, ее можно рассматривать как маркер сознания у людей с синдромами его отключения.О том, что современная наука думает насчет сознания, и какие новые теории пытаются объяснить его суть, можно прочитать в книге нейробиолога Анила Сета «Быть собой: новая теория сознания».
В книге «Быть собой: новая теория сознания» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Марией Десятовой, нейробиолог Анил Сет рассказывает, что науке известно о том, как устроено наше сознание, и выдвигает собственную теорию. По его мнению, мы формируем представление о мире на основе прогнозов мозга, которые ежесекундно корректируются. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным идее о том, что восприятие — это результат предсказаний мозга насчет источников сигналов, которые улавливают наши органы чувств.
И хотя кажется, будто мои органы чувств служат прозрачными окнами в независимую от сознания реальность, а восприятие — это процесс «считывания и вывода» сенсорных данных, на самом деле, я убежден, происходит нечто совсем иное. Восприятие устремлено не снизу вверх или извне внутрь, оно движется преимущественно сверху вниз или изнутри наружу. Наш чувственный опыт строится на прогнозах мозга или «наиболее вероятных предположениях» о причинах и источниках сенсорных сигналов. Как и в случае с коперниканской революцией, это представление о восприятии как о нисходящем процессе, согласуясь со значительной частью имеющихся свидетельств, мало что меняет в видимом мире, однако на самом деле оно меняет все.
Оставшуюся половину века идея восприятия как умозаключения то завоевывала популярность, то отступала в тень, пока где-то в прошлом десятилетии не обрела новое дыхание. Родилась целая плеяда теорий, объединенная названиями «предиктивное кодирование» и «предиктивная обработка»: у каждой имеются свои отличительные особенности, но всех их роднит между собой предположение, что восприятие обусловливается теми или иными умозаключениями, делающимися в мозге.Мою собственную интерпретацию бессмертной идеи Гельмгольца и ее современных воплощений точнее всего отражает представление о восприятии как о контролируемой галлюцинации — термин, который я впервые услышал много лет назад от британского психолога Криса Фрита.
Основные постулаты теории контролируемой галлюцинации в моей трактовке я сейчас перечислю.Во-первых, мозг постоянно строит предсказания насчет источников поступающих к нему сенсорных сигналов, и эти предсказания устремляются каскадом сверху вниз по иерархической лестнице его систем восприятия (серые стрелки на рис. 4). Если вы смотрите на чашку кофе, ваша зрительная кора будет формулировать прогнозы об источнике сенсорных сигналов, поступающих от этой чашки.Во-вторых, сенсорные сигналы, устремленные к мозгу снизу вверх или извне внутрь, полезным образом поддерживают привязку этих перцептивных прогнозов к их источникам (в данном случае к чашке кофе). Эти сигналы служат ошибками предсказания, обозначающими разницу между ожиданиями мозга и тем, что он получает на каждом уровне обработки данных. Корректируя нисходящие прогнозы так, чтобы они подавляли восходящие ошибки предсказания, наиболее вероятные перцептивные предположения мозга сохраняют связь со своими источниками во внешнем мире. С этой точки зрения восприятие представляет собой непрерывный процесс минимизации ошибок предсказания.Третий и самый важный компонент теории контролируемой галлюцинации — это утверждение, что перцептивный опыт (в данном случае субъективный опыт «видения чашки кофе») определяется содержанием нисходящих предсказаний, а не восходящих сенсорных сигналов. Мы никогда не «испытываем» сами сенсорные сигналы, мы испытываем только их интерпретацию.Смешайте эти три составляющие — получится коперниканский переворот в области представлений о восприятии. Нам кажется, что органы чувств раскрывают окружающий мир перед нашим сознательным разумом таким, какой он есть. С такими установками вполне закономерно считать восприятие процессом восходящего распознавания признаков — «считывания» окружающей нас действительности. На самом же деле мы воспринимаем нисходящую, направленную изнутри наружу нейронную фантазию, которую реальность просто обуздывает, а не смотрим на какую бы то ни было реальность сквозь прозрачное окно.
И «нормальное» восприятие, и «ненормальные» галлюцинации включают в себя порождаемые чем-то внутри нас прогнозы относительно источников входящих сенсорных данных, и обе разновидности образуются одним и тем же комплектом основных механизмов в мозге. Разница лишь в том, что при «нормальном» восприятии воспринимаемое связано с источниками в реальном мире и контролируется ими, а в случае галлюцинаций восприятие в той или иной степени теряет связь с этими источниками. При галлюцинациях наши перцептивные прогнозы не обновляются должным образом с учетом ошибок прогнозирования.Если восприятие — это контролируемая галлюцинация, то галлюцинацию по аналогии можно считать неконтролируемым восприятием. Они отличаются, но искать границу между ними — это все равно что искать границу между днем и ночью.
Ключевое предсказание NFT заключается в том, что внутренняя геометрия мозга физически формирует и накладывает ограничения на возникающую динамику совокупности нейронов. Интересное и привлекательное следствие из этого – если отдавать предпочтение пространственным и физическим ограничениям анатомии мозга, то в таком случае, чтобы понять пространственно-структурную активность мозга, нужно учитывать только форму мозга, а не его полный набор связей.В различных областях физики и техники структурные ограничения, влияющие на динамику системы, описываются через понятие о модах системы (eigenmodes). Эти моды представляют собой более фундаментальные пространственные паттерны, чем коннектом, и соответствуют естественным резонансным режимам системы. В таком случае полагается, что пространственно-временные паттерны динамики мозга возникают в результате возбуждения структурных мод мозга. Таким образом, эта точка зрения резко противопоставляется классической, которая утверждает, что сложные паттерны мозговой активности формируются из-за анатомической связи между отделами мозга.Сравнить эти две точки зрения взялись исследователи из Института мозга и психического здоровья имени Тернера (Австралия). В своей работе, опубликованной в Nature, они предлагают новый подход, согласно которому функции мозга могут объясняться именно его структурой. При этом ограничения, которые накладываются на функционал системы, воплощается в виде мод, полученных из геометрии мозга.Описывая свой подход, авторы сравнивают моды со скрипичными струнами, резонансные частоты которых длиной, плотностью и натяжением. Точно так же моды мозга, по мнению исследователей, определяются его структурными — физическими, геометрическими и анатомическими — свойствами. Однако не известно, вносят ли какие-либо из этих специфических структурных свойств доминирующий вклад в динамику мозга.
В результате, как сообщают авторы, эта модель объяснила активность мозга лучше, чем более сложная современная модель, основанная на коннектомах, которая пытается уловить ключевые физиологические детали активности нейронов и сложную схему связи между различными областями мозга. Исследователи показали, что структурные моды, полученные из геометрии мозга, обеспечили более компактное и точное представление о его макромасштабной активности. Также исследователи обнаружили, что большинство из 10 000 различных карт мозга, которые они изучили, были связаны с паттернами активности, охватывающими почти весь мозг. Эти результаты противоречат классической нейробиологической парадигме, которая предполагает, что активность во время выполнения задач происходит в дискретных областях мозга. Сравнение геометрических мод с другими анатомическими (моды коннектома и EDR) и статистическими (рассчитанными с помощью анализа главных компонент и метода Фурье) базисными наборами показывают, что превосходная производительность геометрических мод в контексте захвата макромасштабной активности коры головного мозга не обусловлена просто общими математическими свойствами расширения базисного набора. Скорее этот результат, по мнению авторов, указывает на то, что геометрия представляет собой фундаментальное анатомическое ограничение динамики.
Авторы утверждают, что в неврологии вместо описанного ими подхода используются типичные методы картирования мозга, которые для количественной оценки мозговой активности полагаются на сложные статистические расчеты. При этом физические и анатомические основы генерации паттернов активности мозга не берутся в расчет. Поэтому традиционные подходы к картированию мозга способны выявить только верхушку айсберга в понимании того, как работает мозг. Напротив, использование геометрических мод предполагает использование физических принципов для понимания того, как разнообразная активность возникает из анатомии мозга. Авторы также выражают мнение о том, что существующие модели функционирования мозга нуждаются в обновлении. При этом упор должен быть сделан на том, как волны возбуждения проходят через мозг, а не на том, как сигналы проходят между отдельными областями.
Постоянство памяти сохраняется постоянством электрического поля, которое возникает от меняющегося ансамбля работающих нейронов....Авторы работы полагают, что постоянство памяти поддерживается как раз благодаря постоянству поля: какие именно нейроны будут задействованы, не так уж важно, один и тот же результат в смысле электрического поля можно достичь разными ансамблями клеток.
Реакция нейрона на стимул зависит от того, под какую электрическую микроволну он попал....Речь не о тех альфа-, бета-, гамма-волнах, которые мы измеряем с помощью электроэнцефалографии – они показывают общую картину работы мозга. Волны, возникающие в небольших нейронных сетях – это микроволны, они одновременно возникают в разных областях мозга и распространяются по нейронным сетям. Встречаясь, такие микроволны взаимодействуют друг с другом, и от того, как они провзаимодействуют, зависит активность отдельной клетки. Грубо говоря, если волны погасят друг друга, клетка промолчит в ответ на стимул, если волны усилят друг друга, клетка на тот же стимул отреагирует импульсом. Волновой подход даёт другой инструмент для анализа того, как мозг работает с информацией: нужно работать не с отдельными межнейронными контактами, а с волнами активности; соответственно, такой метод предполагает несколько иной математический аппарат.
Ученые из MIT провели эксперимент, в котором оценивали нейрональную активность мозга обезьян при решении задачи на рабочую память. Ученые выяснили, что паттерн, или рисунок активности не стоит на месте. Он перемещается по мозгу, словно волны на воде. При этом направление, ротация и скорость перемещения зависят от типа нагрузки на рабочую память. Об этом – статья в журнале PLOS Computational Biology. ...Но помимо того, что волна распространяется с течением времени, она еще и крутится в пространстве. Интересно, что крутящихся волн было значительно больше среди всех динамических. При этом, как оказалось, у каждой волны можно наблюдать предпочтительное направление движения. В ходе выполнения задачи на определенной ее стадии вероятность распространения волн в этих направлениях уменьшалась или увеличивалась....Ориентация таких волн изменяется во время выполнения теста на рабочую память, сперва распространяется в две противоположные стороны, но организуясь в одном направлении при тестировании. Ученые сделали предположение, что динамические волны могут быть связаны с поддержанием активности в нейрональных сетях рабочей памяти, позволяя им постоянно оставаться во включенном состоянии.
В исследовании участвовали 40 человек и 15 домашних собак. Оказалось, что у псов, как и у людей, есть область мозга в височной доле, которая дает им возможность воспринимать позы тела. Более того, в восприятии лиц и тел участвуют и другие области мозга животного, причем (в отличие от людей) не только зрительные. Когда собака смотрит на лица и тела, у нее активируются области, отвечающие за обработку запахов.
Рис. 1. Корреляции между умственными способностями (левая, серая часть кольца) и чертами личности (правая, цветная часть кольца). Толщина линий отражает силу корреляции; самые толстые линии соответствуют корреляциям с r > 0,3. Размер сектора, занимаемого каждой чертой или способностью, отражает ее положение в иерархической классификации когнитивных и личностных характеристик. Например, среди умственных способностей самый широкий сектор отведен фактору g — «общему интеллекту». Изображение с вебсайта stanek.workpsy.ch, прилагающегося к обсуждаемой статье в PNAS. На сайте можно рассмотреть эту схему в деталях, а также разобраться в классификации признаков и их содержании
Личностные черты и умственные способности — два важнейших комплекса признаков, характеризующих человеческую индивидуальность. Известно, что личностные и когнитивные признаки не являются полностью независимыми: между ними существуют корреляции, которые давно изучаются, но до сих пор слабо систематизированы и не сведены в единый каталог. Чтобы восполнить этот пробел, американские психологи провели метаанализ тысяч исследований, охвативших более двух миллионов человек из полусотни стран. В итоге удалось собрать данные по 3543 попарным соотношениям между 79 чертами личности и 97 умственными способностями. В 5% случаев (193 из 3543 соотношений) обнаружились сильные (r > 0,3), еще в 13% (449) средние по силе (0,2 > r > 0,3) корреляции. Больше всего положительных связей с умственными способностями обнаружилось у личностных черт, входящих в состав комплексной характеристики «открытость новому опыту». Отрицательных корреляций больше всего у черт, связанных с комплексным признаком «невротизм». Исследование показало, что взаимосвязи между чертами личности и аспектами интеллекта сложнее и многообразнее, чем принято считать. Учет этих взаимосвязей необходим для более глубокого понимания структуры человеческой психики.
Исследователи из США провели ряд экспериментов, чтобы выяснить, как именно люди воспринимают тишину. У участников возникли те же иллюзии восприятия, что бывают со слуховыми или визуальными стимулами. Например, промежуток между двумя тонами казался дольше, если они звучали посреди тишины, возникающей внутри шума, а не посреди полной тишины. Это, по мнению авторов, означает, что люди именно слышат тишину, а не просто понимают сознательно. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Все акустические стимулы слуховая система сегментирует и преобразует в представления дискретных событий. Это может вызывать иллюзии (временные искажения), в которых воспринимаемая продолжительность звуков отличается от реальной. Если тишину мы воспринимаем так же, как звуки, такие искажения должны происходить и с ней.
Таким образом, тишина проявляла себя как звук в этих экспериментах. Ученые пришли к выводу, что испытуемые не просто измеряют продолжительность пауз, а конструируют подлинные объектоподобные представления тишины. И эти представления подвержены временным искажениям так же, как представления о звуках. То есть, вероятно, репрезентации слуховых событий могут возникать даже если положительного акустического стимула нет. Это одна из форм так называемого восприятия отсутствия.
По словам авторов исследования, если нейроны — это музыканты в оркестре, а память — музыка, которую они создают, то электрическое поле — это дирижер.Понятие «схема» (circuit) при описании мозга столь же неоспоримо, сколь и привычно: нейроны образуют прямые физические связи для создания функциональных сетей, например, для хранения воспоминаний или генерации мыслей. Но эта метафора неполна. Что заставляет эти схемы и сети объединяться? Новое исследование показывает, что, по крайней мере, часть этой координации обеспечивается электрическими полями.В исследовании нейробиологов Массачусетского технологического института и Университета Лондона, показано в опытах на животных, что в процессе игры информация, которую они запоминали, координировалась электрическим полем, возникающим в результате электрической активности всех участвующих в процессе нейронов. Это поле, в свою очередь управляет нейронной активностью, или колебаниями напряжения, возникающими на мембранах клеток. По словам авторов исследования, если нейроны — это музыканты в оркестре, области мозга — секции, например, струнные или духовые, а память — музыка, которую они создают, то электрическое поле — это дирижер.Физический механизм, с помощью которого электрическое поле влияет на напряжение мембран нейронов, называется «эфаптической связью». Мембранные напряжения являются основополагающими для деятельности мозга. Когда напряжение превышает пороговое значение, возникает спайк, то есть нейрон срабатывают, посылая электрический сигнал другим нейронам через соединения, называемые синапсами.«Многие нейроны коры головного мозга проводят много времени, колеблясь на грани спайков», — говорит Эрл Миллер, соавтор работы. - «Изменения в окружающем электрическом поле могут подтолкнуть их в ту или иную сторону. Трудно представить, чтобы эволюция не использовала этот механизм».Новое исследование показало, что электрические поля управляют электрической активностью сетей нейронов для создания общего представления информации, хранящейся в рабочей памяти, говорит соавтор работы Димитрис Пиноцис. Он отметил, что полученные результаты могут расширить возможности ученых и инженеров по считыванию информации с мозга, что может помочь в разработке протезов, управляемых мозгом, для людей с параличом.«Используя теорию сложных систем и математические расчеты на бумаге, мы предсказали, что электрические поля мозга управляют нейронами при создании воспоминаний», — сказал Пиноцис. — «Наши экспериментальные данные на животных и статистический анализ подтверждают это предсказание. Это пример того, как математика и физика проливают свет на поля мозга. Исследование может помочь в создании интерфейсов мозг-компьютер».
(A) Три примера мультитрансмиттерных нейронов, использующих везикулярную совместную упаковку двух нейротрансмиттеров на пресинаптических окончаниях.(B) Мультитрансмиттерные нейроны АЦХ/ГАМК, обнаруженные в коре головного мозга, высвобождают АЦХ и ГАМК на разных пресинаптических окончаниях и независимо упаковывают эти нейротрансмиттеры в отдельные пулы пузырьков.(C) Многие дофаминовые нейроны среднего мозга выделяют три нейротрансмиттера; дофамин и ГАМК совместно упакованы в одном и том же пузырьке, тогда как глутамат упакован независимо и высвобождается в разных пресинаптических участках. Credit: Michael L. Wallace, Bernardo L. Sabatini / Neuron 2023
Последние исследования показывают, что исходящие синапсы нейронов могут выделять более одного вида нейромедиатора.
далеко не так просто, как может казаться на первый взгляд.
Автор
Тема: Психика, сознание, разум - определения и возможность моделирования (Прочитано 134706 раз)
