Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Содержание

Нейробиология — опасный миф о мышлении

Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Я пишу эту статью с большим сожалением для себя, потому что изначально многообещающую науку превратили в религиозную секту, потеряв её задачу. Теперь мы думаем, будто мозг — это и есть мышление, верим в очень опасные таблетки (об этом ниже) и забываем самих себя из-за страха взглянуть своему мышлению «в лицо».

Для написания статьи я консультировался с нейробиологами, прочитал уйму публикаций и один бестселлер «Мозг и душа» (хорошая книжка). На основании этих данных я кратко изложу основную нейронную доктрину, существующую на сегодняшний день, а также наиболее стабильные исследования.

Проблематика нейробиологии

В течение многих столетий, ещё со времён древнего Египта, люди наблюдали одну закономерность — поражения мозга ведут к нарушениям в области координации, поведения и интеллекта человека.

Но значительные теории появились лишь в 19 веке, когда мозг был помещён под микроскоп, однако исследования проводились в том же направлении — изучались локализованные нарушения мозга и следствия этих нарушений для организма.

В ходе наблюдений за клетками нервной ткани родилось учение о нейронах как уникальной по своей структуре клетке, отвечающей за чувствительность органов чувств.

Это учение стало основой современной нейробиологии и было названо «нейронной доктриной». Если объединить нейронную доктрину с новыми исследованиями, то мы имеем следующее представление о нейроне:

  • Нейрон — уникальная по своему строению клетка.
  • Нейронявляется дискретной и функциональной единицей нервной ткани. Нейроны могут объединятся в функциональные системы.
  • Нейроны связаны большим количеством связей со всеми клетками организма.
  • В общем виде нейрон состоит из аксона и дендрида, на конце которого находится синапс, отвечающий за взаимодействие с другими нейронами.
  • Изучение химической структуры и обмена веществ в нейронах представляет большие затруднения — слишком много связей друг с другом и с другими клетками, быстрая реакция взаимодействия (иногда в течение тысячных долей секунды). При этом можно сказать, что нейроны наиболее совершенны по сравнению с другими клетками в отношении синтеза белков и обеспечения своей работоспособности. Также нейроны потребляют около четверти всего кислорода в организме в спокойном состоянии и около 50% в стрессовых ситуация (при этом весь объём кислорода в нервной ткани может быть использован за 10 секунд), постоянно нуждаются в углеводах (в большей степени в глюкозе и гликогене), содержат мало жиров.
  • Взаимодействие между нейронами происходит в синапсах, которые могут передавать сигнал двумя способами: электрическим и химическим.

Источник: Blausen Medical Communications

Основные положения нейронной доктрины и дальнейшие исследования раскрыли структуры этих клеток и их взаимодействие между собой, за что спасибо этим и другим учёным:

Гольджи (слева), Рамон-и-Кахаль (справа).

Повторим, что нейрон, как биохимическая структура, участвует во всех взаимодействияx с окружающей «раздражительной» средой и реагирует на неё за счёт химического и электрического способа.

Почему существует такое разделение? На этот вопрос хорошую пищу для размышлений даёт эволюционная теория. Электрический способ передачи информации характерен для низкоорганизованных животных и является рефлекторным ответом на раздражитель. Ответ электрических синапсов максимально быстрый, прямолинейный, но не гибкий.

Для электрического типа ответной реакции не нужно никакого «сознательного» участия со стороны организма.

Морской заяц выпускает чернила для защиты.

С другой стороны, химический способ взаимодействия нейронов не требует быстрой реакции, но является более разнообразным в своём воздействии на организм: адреналин, дофамин, серотонин — многие знают о воздействии этих веществ на наше настроение и самочувствие. В организме человека электрический тип взаимодействия составляет всего лишь 1%, то есть можно утверждать, что эволюция организма нашего типа идёт в сторону более сложных и многовариантных реакций.

Именно изучение нейромедиаторов привело к «нейробиологическим теориям сознания», ибо эти самые нейромедиаторы непосредственно влияют на то, что мы называем сознанием и сегодняшняя проблематика нейробиологии заключается в том, чтобы строго редуцировать психическую/душевную деятельность к функциям мозга и найти в них детерминированное описание этой деятельности через работу нейронов и нейромедиаторов.

Проблематика нейробиологии заключается в том, чтобы строго редуцировать психическую, душевную деятельность к функциям мозга и найти в них детерминированное описание этой деятельности.

Источник: https://medium.com/mind-resources/neuro-d45593391d26

«Мозг мы используем на 100%»: российский нейробиолог — о работе памяти и воспитании гениев

Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Изучение нейронных процессов значительно влияет на современные технологии. Об этом в интервью RT сообщила и. о. начальника лаборатории нейронаук НИЦ «Курчатовский институт» Ольга Ивашкина.

Она рассказала, как работают механизмы нашей памяти, чем мозг мужчины отличается от мозга женщины и почему нейронауки находятся в тренде.

Также, по словам специалиста, в будущем можно будет лечить психологические расстройства избирательным стиранием памяти, а с дальнейшим развитием технологий возможно даже создание цифровых копий личности.

— Как устроена память и можно ли ей как-то управлять с помощью технологий?

— Память кодируется специальными группами клеток мозга — нейронов. Нейроны в этих группах работают сообща, запоминают различные факты, формируют различные воспоминания.

Используя трансгенные технологии, можно метить нейроны и искусственно влиять на них.

Мы включаем в ДНК лабораторных мышей светочувствительные белки из водорослей или бактерий, чтобы управлять активностью определенных нейронных групп.

Например, когда грызун чего-то боится, мы помечаем его клетки, активные при ассоциации окружающей среды с неприятными ощущениями. Дальше в безопасном для животного месте воздействуем на нейроны при помощи света,искусственно вызываем связанные с предыдущей ситуацией воспоминания и наблюдаем реакцию страха.

  • На мышах можно исследовать разные формы памяти
  • Reuters

Мы в прямом смысле слова заглядываем в мозг нашим мышам. Когда конкретный нейрон становится активен, он светится ярче, это происходит с помощью специальных сенсорных флуоресцентных (светящихся) белков.

С помощью микроскопа видим, что происходит с клетками мозга, ищем закономерности — где клетки расположены, как соотносятся друг с другом.

Если мы чему-то обучили животное, то смотрим на активность нейронов, когда «просим» животное вспомнить об этом через день или через месяц (что для мыши уже достаточно большой срок). Если мышь забывает о чём-то, то мы видим, что могут, к примеру, подключаться другие, «лишние» нейроны.

— Какие перспективы это открывает в исследованиях человека?

— Мы можем исследовать разные формы памяти. Например, травматическую память, когда у человека может развиться посттравматическое стрессовое расстройство в результате, например, участия в военных действиях или каких-то чрезвычайных ситуациях.

На мышах тоже можно моделировать травматическую память. Мы изучаем её устройство и ищем способ избирательно стереть, не затронув другие воспоминания. В дальнейшем это можно будет применить в терапии посттравматического стрессового расстройства у людей.

Это только один из примеров.

— А как этот процесс происходит, как можно стереть память?

— В мозге постоянно стирается лишняя информация. Если я спрошу, что вы ели три недели назад на завтрак в субботу, то вы, скорее всего, не сможете сразу ответить, потому что эта информация для вас не очень важна.

Мы постоянно что-то запоминаем и забываем — это физиологически нормальные процессы. 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.

  • Ольга Ивашкина руководит лабораторией нейронаук Курчатовского института
  • © НИЦ «Курчатовский институт»

— Можно ли, наоборот, увеличить объём памяти?

— На мышиной модели мы можем актуализировать какие-то конкретные воспоминания, которые забылись. Но изменить объём памяти, существенно его увеличить, подключить к мозгу условную флэшку — таких технологий пока не существует.

— Какие открытия удалось сделать исследователям мозга за последние десятилетия, насколько удалось продвинуться?

— Существенно продвинулись в понимании устройства мозга. 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.

— Есть ли различия мозга мужчин и женщин, у представителей разных национальностей и рас?

— Это миф, потому что различия не подтверждаются статистически. 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.

— Существует теория, что и таланта, и гениальности не существует, что всего можно добиться тренировкой. Правда ли это?

— Это правда лишь отчасти. 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.ru
  • © Imgorthand

— Ещё один расхожий миф: мы используем только 10% мозга. Это так?

— Важно, какие задачи мы решаем, но тем не менее покрытие полное — мозг мы используем на 100%. С другой стороны, полные его возможности нам до сих пор неизвестны. Гипермнемоники, например, обладают уникальной памятью, помнят каждую секунду прожитого дня. При этом мозг таких людей похож на мозг обычного человека.

Также по теме

«Ответственность каждого учёного»: нобелевский лауреат по химии — о популяризации науки, ГМО и глобальном потеплении

Пищевые продукты, содержащие генетически модифицированные организмы (ГМО), безопасны для здоровья. Такой точки зрения придерживается…

— Можно как-то сделать свой мозг более эффективным?

— Можно сделать его более разнообразным, более пластичным. Необходимо спать достаточное количество времени, получать достаточное количество нужных веществ. Хорошая идея — пробовать новые разные вещи.

Когда мы попадаем в какие-то новые ситуации и получаем новый опыт, в мозге происходит формирование новых связей, новых когнитивных групп.

В дальнейшем, при решении новых задач, у нас будет большее пространство возможностей, потому что мы и наш мозг привыкли мыслить широко.

— Правда ли, что древние люди были умнее нас, потому что им ежедневно приходилось решать большое количество задач, от которых зависела жизнь?

— Напрямую ответ на этот вопрос можно получить только экспериментально, но нам этот доступ закрыт. Поэтому это всё спекуляции. Древние люди были адаптированы к окружавшим их условиям, а мы приспособлены к нашей среде. Нельзя однозначно утверждать, что кто-то умнее.

— Есть ли какие-то эволюционные изменения в мозге современного человека?

— Да, произошло увеличение различных областей мозга, связанных с усложнением речи и социализацией. Например, у нас есть очень большая область, которая занята распознаванием лиц и эмоций. Поэтому мы постоянно видим смайлики в блинах или облаках.

Изменение размеров областей мозга возможно и в рамках жизни одного человека. Известны исследования лондонских таксистов в то время, когда не было навигаторов.

Оказалось, что гиппокамп, структура, связанная с кодированием пространства, у таксистов занимает в мозге больше места, чем у других людей.

— А что происходит с мозгом в процессе старения?

— При старении происходит снижение интенсивности обмена веществ, хуже синтезируются необходимые вещества, нейроны дольше складываются в когнитивные группы. Конкретные скорости старения у разных людей могут различаться. Но общий тренд такой — мозг стареет вместе со всем организмом.

— В этом году было опубликовано исследование, где с помощью стволовых клеток пожилым крысам вернули возможность восстанавливать свои нейроны. Можно ли с помощью подобных технологий лечить заболевания, связанные с мозгом?

— Да, есть идеи использовать эти технологи для лечения, например, инсультов. Если инсульт обширный, то часть нейронов отмирает. Эксперименты на животных показывают, что можно эту ситуацию исправить. Пока только у мышей, но в дальнейшем это можно будет перенести и на людей.

— На какие науки и технологии сейчас оказывает больше влияние нейрофизиология?

— Нейрофизиология и нейробиология постоянно используют достижения всех наук, обратное влияние тоже есть. Смежные области — медицина, генетика, молекулярная биология, различные физические, оптические, математические методы, искусственный интеллект и связанные с ним исследования.

  • Смежные области для нейронаук — медицина, генетика, молекулярная биология, исследования искусственного интеллекта
  • Gettyimages.ru
  • © Adam Gault

— Изучение мозга в тренде среди популяризаторов науки. С чем связана мода на мозг, если можно так сказать?

Также по теме

«Эволюция создала эмоции»: американский психолог — о возможностях человеческого мозга, сновидениях и науке

Оптимизм и надежда на лучшее могут привести к позитивным изменениям в жизни человека, в то время как пессимистичный настрой, наоборот,…

— Да, изучение нейронных процессов находится в тренде. У всех больших стран есть программы по исследованию мозга. Это связано с тем, что наука оказалась готова к этим исследованиям.

К тому же всем нам важно понять, как мы устроены, можно ли как-то на это влиять.

Количество исследований в области нейробиологии очень велико и растёт экспоненциально, поэтому растёт интерес к этому направлению, подтягиваются популяризаторы науки.

— Хочется поговорить о «цифровом бессмертии», что это такое — фантастика или наше скорое будущее?

— На данный момент это фантастика, пока нет технологий, которые бы позволили нам скопировать куда-то личность, чтобы она дальше жила в цифровом мире.

С другой стороны, мне кажется, что это будущее, хотя и неблизкое. Однажды нам удастся понять, что именно в нашем мозге делает нас нами, и каким-то образом перенести это на электронные носители.

Но мы с вами, скорее всего, этого не застанем, как ни грустно это звучит.

Полную версию интервью смотрите на сайте RTД.

Источник: https://russian.rt.com/science/article/688669-ivashkina-kurchatovskii-institut-intervyu

Мозг и его тайны. Знания из нейробиологии, которые вас удивят

Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Вы думаете, что можете контролировать свое поведение? Или, может, считаете, что реальность для всех одинакова? Как бы не так!

Нейробиологи довольно часто совершают открытия, которые заставляют ученых пересматривать взгляды на природу реальности. Каждый обнаруженный неврологический синдром, каждый проведенный психологический эксперимент раскрывает совершенно неожиданные вещи о нашем восприятии мира.

Сами убедитесь:

1. Наш мозг полностью генерирует восприятие реальности.

Биологический “компьютер” постоянно строит модель окружающего мира на основе своих представлений и прогнозов о нем и непрерывно сравнивает, совпадает ли поступающая информация извне с его ожиданиями.

В случае, если совпадает, мозг считает, “что модель мира подходит”, если нет – эту модель приходится подстраивать: или менять полученную информацию, или прогноз, или само представление об окружающем мире.

blogspot

Любая информация из внешнего мира, поступившая к нам ранее через органы чувств, формирует наши убеждения, которые заставляют нас видеть не то, что происходит в реальности, а то, что мы “обязаны”. В результате мы видим то, что “хочет” наш мозг, а не настоящую действительность.

2. На сетчатке наших глаз есть область, не чувствительная к свету, своего рода “слепое пятно”: из-за особенного строения органа зрения, в этой области нет световых рецепторов. Однако мы этого не видим, потому что наш мозг нас обманывает.

По идее, когда наши глаза двигаются, мы должны замечать, что в пространстве есть “пробелы”, как будто часть изображения закрыли от нас, но по факту этого не происходит. Наш мозг пытается заполнить эти пробелы, дорисовывая картину окружающего мира.

Объясним на примере. Закройте правый глаз рукой, а левым посмотрите на правую часть изображения, представленного ниже. Постепенно приближайте голову к картинке, а затем отдаляйте. Левый крестик “пропадет”.

Дело в том, что крестик в этом случае как раз попадает на наше слепое пятно.

Мозг не “видит” его, но достраивает целостную картину на основе окружающего пространства: если вокруг белый фон, как на картинке, значит, вместо крестика вы увидите белый фон, а если бы вместо него были линии – вы бы увидели их.

3. Мы думаем, что можем контролировать свое поведение, но по факту это не так. В мозге решение о действии созревает до того, как человек осознает свой выбор.

Внутри нашего биологического компьютера протекают химические процессы, которые могут контролировать поведение человека, в том числе и отвечать за принятие решений.

Человек думает лишь несколькими сантиметрами коры мозга (объем мозга 1 500 куб. см), остальная нервная ткань обрабатывает информацию, которая поступает как от самого тела, так и из окружающего мира. Поэтому гормоны, синтезированные в определенных участках организма, через “химическое превращение” начинают влиять на мозг и определять поведение.

Например, кортизол и адреналин (гормоны стресса) в случае трудной ситуации заставляют человека действовать по одной из двух схем поведенческой модели: “либо бей, либо беги”. Еще один пример: если в мозге повышается концентрация гормона дофамина, человек начинает вести себя импульсивно, то есть реагировать на ситуацию необдуманно.

4. Мозг может заставить человека принимать родныхза их двойников.

В психиатрии есть такое понятие как синдром Капгра, его еще называют синдромом неузнавания. Это психическое заболевание, при котором человеку мерещится, что его друзей, родных, домашних животных заменили на двойников (иногда больной может принимать незнакомцев за близких людей).

Кадр из фильма “Черный лебедь”

Точно не известно, почему возникает этот синдром, но некоторые специалисты полагают, что он появляется из-за разрыва связей, возникающих между эмоциями и восприятием информации.

Вот вам пример из жизни. В США 71-летний мужчина, получивший за свою жизнь не одну травму головы, был уверен, что спецслужбы подменили его кота на двойника. Своей жене пенсионер постоянно оставлял записки, в которых убеждал не доверять коту, так как считал, что “пушистый агент” следит за ними.

5. Мозг гораздо производительнее процессоров, но для решения тех или иных задач машина использует более изощренные методы.

Человеческий мозг – это гигантское вычислительное устройство, содержащее около 90 миллиардов нейронов и более 180 триллионов синапсов – нейронных связей, каждый такой синапс эквивалентен 1000 переключателям-транзисторам (контролирует подачу токов). То есть получается, что на весь мозг приходится порядка 180 квадриллионов “транзисторов”. На сегодняшний день самый большой по этому показателю электронный процессор Sparc M7 имеет в своей структуре всего 10-20 миллиардов транзисторов.

Конечно, машины быстрее, рабочая частота современных процессоров – 8-8,5 ГГц, для мозга этот показатель равен 1000 Гц, но если умножить количество транзисторов на частоту, то можно заметить, что в производительности процессоры от мозга отстают.

Сегодня при работе над искусственным интеллектом ученые ищут способы, которые бы позволили в условиях дефицита вычислительных мощностей решать сложные вычислительные задачи лучше человеческого мозга.

Методы, используемые машиной в работе, зачастую гораздо более изощренные, чем те, которые применяет биологический компьютер.

Поэтому мы видим, как искусственный интеллект начинает побеждать человека в тех или иных интеллектуальных играх.

Вам может быть интересно:

Научные факты, знание которых поможет вам блеснуть эрудицией в любой компанииПосмотрите на мир, который находится в вашей головеМожет ли мозг, выращенный в лаборатории, обладать сознанием? Ученые приблизились к ответу

Подписывайтесь нанаш каналв Дзен, поделитесь мнением о материале и расскажите о нем друзьям. Еще больше интересных статей — нанашем сайте. Также у нас есть канал вInstagram, где выходят статьи в картинках.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/severnymayak/mozg-i-ego-tainy-znaniia-iz-neirobiologii-kotorye-vas-udiviat-5dc6d76d0e31153f81c126a6

Последние открытия в нейробиологии: как управлять мозгом, регулировать зрительную память и по-новому использовать ресурсы человека

Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Китайцы выделяют огромные ресурсы на науку. Последней из значительных инвестиций стало вложение в создание научно-исследовательского центра по изучению мозга HUST-Suzhou Institute for Brainsmatics — 450 миллионов юаней (67 миллионов долларов).

Этот центр в первую очередь будет заниматься составлением полного атласа головного мозга, дающего максимально широкое представление о работе нашего сознания.

Для этого мозг режется на супертонкие пласты, которые просматриваются через мощнейший электронный микроскоп, с тем чтобы «считать» связи нейронов между собой, после чего все собранные нейронные корреляторы будут внесены в некое подобие атласа. Начнут с мышей, а следующий этап — мозг человека.

На самом деле это не первая подобная попытка в науке. Уже сейчас существует похожий «атлас», который был составлен сотрудниками Алленовского института исследований мозга.

Их работы лежат в открытом доступе в интернете.

Однако китайцы собираются уделить особое внимание не ткани мозга как таковой, а нейронным коррелятам (небольшим группкам нейронов), которые отвечают за сознание и направленность внимания.

Как максимально использовать ресурсы мозга

Нейроисследователи из Высшей школы экономики и университетской клиники Шарите в Берлине выяснили, что может влиять на скорость реакции спортсменов на старте: почему одни срываются с места сразу, как слышат «Марш!», а другие задерживаются на доли секунды, теряя драгоценное время. Оказывается, все зависит от того, на какую фазу колебаний мозга пришелся стимул (например, слово «марш»).

Эти колебания влияют не только на скорость реакции, но и на работоспособность человека в целом. Например, от них зависит даже запоминание информации: одну фразу вы выучиваете с лету, а из другой никак не можете вызубрить самое простое.

Так вот: ученым удалось разработать новый метод, предсказывающий, в какие именно моменты мозг обрабатывает информацию быстрее, а в какие — медленнее.

Делается это с помощью обычного электроэнцефалографа (ЭЭГ), замеряющего частоту колебаний нейронов. В скором будущем можно ожидать появления гаджета, который позволит переводить наш мозг в новый регистр работы, более продуктивный для тех или иных целей.

Как управлять мозгом?

Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Баффало научились управлять живыми существами. В прямом смысле. Совсем недавно они продемонстрировали, как заставляли мышей бежать, крутиться на месте, повергали их в ступор, так что ни одна лапка не могла пошевелиться.

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.

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. Часть новорожденных макак забрали от родителей и поместили в бокс, а других оставили в обществе обезьян. Первых кормили и поили исключительно в масках, никогда не показывая свои лица, вторым давали еду без масок.

Когда и тем и другим исполнилось по 200 дней, им показали групповой портрет людей и обезьян. В итоге та группа макак, которая выросла в обществе себе подобных, различала на фото и родителей, и незнакомых, а приматы, жившие в одиночестве, почти не обращали внимания на лица с фотографии, они смотрели на руки.

Что интересно, обе группы макак прошли сканирование в магнитно-резонансном томографе незадолго до того, как им показали фото.

И знаете, что обнаружилось? Что у одиноких обезьян в зрительной коре полностью отсутствовали участки, отвечающие за идентификацию лиц, зато были чрезмерно развиты зоны, ответственные за распознавание рук.

Это, вероятно, объясняется тем, что еду и ласку обезьяны получали «от рук», не видя лиц ученых.

Новые данные могут помочь при работе с психоневрологическими расстройствами вроде прозопагнозии, когда больной не узнает даже свое лицо. Исследователи допускают, что если научиться выборочно развивать зрительные зоны, то можно будет избегать подобных проблем.

Источник: https://knife.media/scientific-news-3/

Нейробиология: что это за наука и что она изучает? Её история развития и современные методы

Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Ответ на вопрос, что изучает нейробиология, довольно краток. Нейробиология – это отрасль биологии и наука, изучающая строение, функции и физиологию мозга. Само название данной науки говорит, что главными объектами изучения служат нервные клетки – нейроны, из которых состоит вся нервная система.

статьи

  • Из чего состоит мозг помимо нейронов?
  • История развития нейробиологии
  • Нейробиологические методы исследования

Из чего состоит мозг помимо нейронов?

В строении нервной системы помимо собственно нейронов принимают ещё участие разнообразные клеточные глии, на долю которых приходится большая часть объёма мозга и других участков нервной системы.

Глии предназначены для обслуживания и тесного взаимодействия с нейронами, обеспечивая их нормальное функционирование и жизнедеятельность.

Поэтому современная нейробиология мозга изучает также нейроглии, и их разнообразные функции по обеспечению нейронов.

История развития нейробиологии

Современная история развития нейробиологии как науки началась с цепочки открытий на рубеже 19-20 веков:

  1. Представители и сторонники основанной в первой половине XIX века Й.-П. Мюллером немецкой школы физиологии (Г. фон Гельмгольц, К. Людвиг, Л. Герман, Э. Дюбуа-Реймон, Ю. Бернштейн, К. Бернар и пр.) смогли доказать электрический характер передаваемых нервными волокнами сигналов.
  2. Ю. Бернштейн в 1902 году предложил мембранную теорию, описывающую возбуждение нервной ткани, где определяющая роль отводилась ионам калия.
  3. Его современник Е. Овертон в том же году открыл, что натрий необходим для генерации возбуждения в нерве. Но современники не оценили по достоинству работ Овертона.
  4. К. Бернар и Э.Дюбуа-Реймон предположили, что мозговые сигналы передаются через химические вещества.
  5. Российский учёный В.Ю.Чаговец чуть раньше опубликования мембранной теории Бернштейна выдвинул в 1896 году собственную ионную теорию возникновения биоэлектрических явлений. Он также экспериментально подтвердил, что электрический ток оказывает раздражающее физико-химическое действие.
  6. У истоков электроэнцефалографии стоял В.В. Правдич-Неминский, который в 1913 году смог впервые зафиксировать с поверхности черепа собаки электрическую активность её мозга. А первую запись человеческой электроэнцефалограммы удалось сделать в 1928 году австрийскому психиатру Г. Бергеру.
  7. В исследованиях Э.Хаксли, А.Ходжкина и К.Коула были раскрыты механизмы возбудимости нейронов на клеточном и молекулярном уровне. Первый в 1939 году смог измерить, как при возбуждении мембраны гигантских аксонов кальмара меняется её ионная проводимость.
  8. В 60-е годы в институте физиологии АН УССР под руководством ак. П.Костюка были впервые зарегистрированы ионные токи в момент возбуждения мембран нейронов позвоночных и беспозвоночных животных.

Затем история развития нейробиологии пополнилась открытием многих компонентов, принимающих участие в процессе внутриклеточной сигнализации:

  • фосфатазы;
  • киназы;
  • ферменты, участвующие в синтезе вторичных посредников;
  • многочисленные G-белки и другие.

В работе Э.Нэера и Б.Сакмана были описаны исследования одиночных ионных каналов в мышечных волокнах лягушки, которые активировались ацетилхолином. Дальнейшее развитие методов исследования позволило изучить активность всевозможных одиночных ионных каналов, имеющихся в клеточных мембранах.

В последние 20 лет в основы нейробиологии стали широко внедряться методы молекулярной биологии, что позволило понять химическое строение различных белков, участвующих в процессах внутриклеточной и межклеточной сигнализации.

С помощью электронной и усовершенствованной оптической микроскопии, а также лазерных технологий стало возможным изучение основ физиологии нервных клеток и органелл на макро- и микроуровнях.

о нейробиологии – науке о мозге:

Нейробиологические методы исследования

Теоретические методы исследования в нейробиологии головного мозга человека во многом опираются на изучение ЦНС животных. Человеческий мозг является продуктом длительной общей эволюции жизни на планете, которая началась в архейский период и продолжается до сих пор.

Природа перебрала бесчисленные варианты устройства ЦНС и составляющих её элементов. Так, подмечено, что нейроны с отростками и протекающие в них процессы у человека остались точно такими же, как у намного более примитивных животных (рыб, членистоногих, рептилий, амфибий и т. д.

).

В развитии нейробиологии последних лет всё чаще используются прижизненные срезы головного мозга морских свинок и новорожденных крысят. Часто употребляется нервная ткань, культивированная искусственно.

Что же могут показать современные методы нейробиологии? Прежде всего, это механизмы работы отдельных нейронов и их отростков. Чтобы зарегистрировать биоэлектрическую активность отростков или самих нейронов, используются особые приёмы микроэлектродной техники. Она, в зависимости от задач и предметов исследования, может выглядеть по-разному.

Чаще всего используется два вида микроэлектродов: стеклянные и металлические. Для последних часто берётся вольфрамовая проволока толщиной от 0,3 до 1 мм.

Чтобы зафиксировать активность одиночного нейрона, микроэлектрод вставляется в манипулятор, способный очень точно продвигать его в мозге животного. Манипулятор может работать отдельно или будучи прикреплённым к черепу объекта в зависимости от решаемых задач.

В последнем случае устройство должно быть миниатюрным, поэтому получило название микроманипулятора.

Регистрируемая биоэлектрическая активность зависит от величины радиуса кончика микроэлектрода.

Если этот диаметр не превышает 5 микронов, то становится возможным регистрировать потенциал единичного нейрона, если при этом кончик электрода приблизится к исследуемой нервной клетке примерно на 100 микрон.

Если у кончика микроэлектрода вдвое больший диаметр, то фиксируется одновременная активность десятков или даже сотен нейронов. Также широко распространены микроэлектроды, изготовленные из стеклянных капилляров, диаметры которых колеблются в пределах от 1 до 3 мм.

Что интересного Вы знаете о нейробиологии? Что Вы думаете об этой науке? Расскажите об этом .

Источник: http://dr-znai.com/nejrobiologiya.html

7 фактов о мозге, подтвержденных исследованиями

Наука которая изучает внимание и память человека. Новые факты о мозге человека. Нейробиологические методы исследования

Наталия Широкова

Каждый день ваш мозг генерирует напряжение, достаточное для образования молнии. Когда вы смотрите телевизор, мозг практически не работает, а когда решаете задачки начальной школы — трудится вовсю. А если вы пытаетесь делать несколько дел одновременно, то можете потерять часть серого вещества.

Рассказываем о результатах любопытных исследований в сфере нейробиологии, описанных в наших книгах.

Гендиректор мозга

Когда мы чему-нибудь учимся, в мозге задействуется целый ряд связанных между собой участков и отделов. Например, гиппокамп почти всегда работает под плотным «присмотром» со стороны префронтальной коры.

Вообще префронтальная кора контролирует нашу активность — и физическую, и мыслительную, — получая сигналы извне и затем отдавая команды через нейронную сеть мозга. Префронтальную кору можно представить в виде своеобразного начальника.

Она прежде всего отвечает за оценку окружающей ситуации, задействуя рабочую память, формируя импульсы и отдавая команды к действиям, суждениям, планированию, предвидению и так далее — то есть разнообразным исполнительным функциям.

Иллюстрация из книги «Как работает тело»

В качестве генерального директора мозга префронтальная кора всегда находится в тесном контакте с исполнительным директором — двигательной зоной коры головного мозга, а также с другими его отделами.

Гиппокамп представляет собой нечто вроде штурмана, который получает сведения из рабочей памяти, связывает их с уже имеющимися данными, сравнивает, создает новые ассоциации и направляет в префронтальную кору. Ученые полагают, что память — это набор фрагментов информации, рассредоточенных в мозге.

Гиппокамп, как некое депо, получает фрагменты информации из коры, связывает и направляет назад в виде новой карты нейронных связей.

Сканирование мозга человека показывает: когда он заучивает новое слово, префронтальная кора его головного мозга активизируется (как и гиппокамп, и некоторые другие прилегающие участки, например слуховая кора).

После того как благодаря химическим сигналам глутамата создана новая нейронная цепочка и слово зафиксировано в памяти, активность префронтальной коры снижается.

Она проконтролировала начальные этапы проекта, а теперь может переложить ответственность на других членов команды и заняться очередными проблемами.

У подростков мозг переформатируется

Постоянно работающий нейрон с течением времени покрывается оболочкой из особого вещества, которое называется миелин. Он значительно повышает эффективность нейрона как проводника электрических импульсов. Это можно сравнить с тем, что изолированные провода могут выдерживать значительно большую нагрузку, чем оголенные.

Покрытые миелиновой оболочкой нейроны работают без затраты излишних усилий, что свойственно медленным, «открытым» нейронам. В основном покрытие нейронов миелином завершается у ребенка к возрасту двух лет, по мере того как его тело научается двигаться, видеть и слышать.

К семи годам выработка миелина снижается, а в период полового созревания активизируется вновь.

Это происходит из-за того, что млекопитающему предстоит осуществить новую настройку своего мозга на поиск наилучшего брачного партнера.

В это время наши предки нередко были вынуждены перемещаться в новые племена или кланы и постигать новые обычаи и культуру. Рост выработки миелина в период полового созревания как раз всему этому и способствует.

Естественный отбор устроил мозг таким, что именно в этот период он меняет ментальную модель окружающего мира.

Мозг = движение

Мозг нужен только двигающемуся живому существу. Это доказывает исследование маленького, похожего на медузу морского животного под названием асцидия.

Имеющее от рождения примитивный спинной мозг и три сотни нейронов, это мешкообразное существо плавает в неглубоких местах, пока не находит подходящий отросток коралла, к которому и прирастает. После появления асцидии на свет у нее всего 12 часов, чтобы сделать это, иначе она погибает.

Прикрепившись к кораллу, асцидия медленно съедает свой мозг. Бóльшую часть жизни она выглядит скорее как растение, а не как животное. Поскольку асцидия не передвигается, мозг ей не нужен.

Когда асцидия перестает двигаться, она утрачивает мозг. Источник

По мере того как человеческий вид эволюционировал, чисто физические навыки его представителей превращались в абстрактные способности предвидеть, оценивать, проводить связь между явлениями, планировать, наблюдать за собой, выносить суждения, исправлять ошибки, менять тактику, а затем и запоминать все, что делалось в целях выживания. Те нейронные цепочки, которые наши далекие предки использовали, чтобы добывать огонь, мы сегодня применяем, например, для изучения французского языка.

Молнии и белые вороны

Хотя электрический потенциал покоя у клеток мозга меньше, чем у обычной пальчиковой батарейки, заряд, проходящий через их мембраны, имеет колоссальное напряжение — около 50 милливольт на одну клетку. Умножьте это на 100 миллиардов клеток — минимум в четыре раза больше, чем нужно для появления молнии во время грозы!

С момента рождения мозг генерирует такие электрические импульсы во всей своей структуре. Каждая мысль, ощущение и действие сопровождаются различными их комбинациями в виде волн.

Врач видит их на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), так же как сердечный ритм — на электрокардиограмме (ЭКГ).

На графике генерируемые мозгом волны выглядят как непрерывные линии с повышенной или пониженной частотой, то есть быстрые и медленные.

Бета-волны — это волны внимания. Они появляются на ЭЭГ во время зрительной сосредоточенности при выполнении задачи. За бета-волнами в порядке замедления следуют альфа-, тета- и дельта-волны, которые отражают диапазон расфокусированного восприятия от полного расслабления до медитации и глубокого сна.

Гамма-волны — белые вороны. Они быстрее бета-волн, но появляются как в сфокусированном, так и в расфокусированном сознании, что позволяет предположить схожесть этих состояний.

Каждая «настройка» волн соответствует отдельной функции мозга.

Для максимальной продуктивности во всем — работе по дому, преподавании, руководстве компанией, игре в шахматы, научных исследованиях — необходимо знать, когда и как переключаться между настройками. А главное — понимать: с помощью этих волн мозг оптимизирует свое состояние для выполнения текущей задачи.

Многозадачность съедает мозг

Хотя некоторые гордятся своей многозадачностью, сами по себе краткосрочные достижения сомнительны.

Если действительно доводить до конца все начатые дела, то выбьешься из сил — батарейки в фонаре внимания мозга сядут, и придется брести наугад в полной темноте.

Шрини Пиллэй, автор книги «Варгань, кропай, марай и пробуй», называет это «синдром расшатанного мозга», при котором успокаивающее воздействие сети пассивного режима работы мозга (СПРРМ) полностью нейтрализуется.

Аспирант Кеп Ки Ло и когнитивный нейробиолог Риота Канаи описали этот феномен, обнаруженный во время изучения медиамногозадачников — людей, которые ведут переписку за просмотром телевизора и одновременно листают интернет-страницы. У них в детекторе конфликтов мозга — передней поясной коре (ППК) — плотность серого вещества ниже, чем у тех, кто пользуется устройствами по очереди.

Создалось впечатление, что многозадачность поглотила ткани мозга в данной области.

Чем чаще выполнять несколько дел одновременно, тем хуже связь между СПРРМ и ППК. В результате большой объем задач создает непреодолимый конфликт. Выражаясь простым языком, это запутывает, вызывает дискомфорт, забывчивость и мешает сконцентрироваться.

Простые примеры и живое общение

Изучение мозга методом томографии позволило определить способы, помогающие активизировать передние части лобных долей. Именно эта часть мозга отвечает за наиболее сложные его функции. Способы просты.

• Читать вслух, писать и считать — недолго, но ежедневно и очень сосредоточенно. Это не только способствуют активной работе передних частей лобных долей, но и улучшают функции мозга в целом.

Решение сложных примеров менее эффективно, чем быстрое решение простых.

Ниже показаны изображения мозга, полученные при исследовании на томографе во время разных видов деятельности. Красным и желтым обозначены области активности мозга (в них быстрее циркулирует кровь). Желтый цвет говорит о наиболее интенсивной работе.

Иллюстрации из тетради «Тренируем мозг»

• Общаться. Передние части лобных долей активны и во время общения, особенно если беседовать глядя друг другу в глаза.

Во время телефонных разговоров лобные доли почти не действуют. Именно поэтому так важны личные встречи и живое общение.

• Развивать мелкую моторику. Отлично «включает» мозг, когда человек, например, готовит еду, играет на музыкальных инструментах, рисует, пишет, шьет или занимается другим рукоделием. Но если просто перебирать пальцами, то есть совершать движения, при которых не задействовано зрение, передние части лобных долей мозга вообще не работают, поэтому такие движения неэффективны.

Кишечник защищает мозг

На риск развития болезней головного мозга оказывают большое влияние бактерии кишечника. Их баланс и разнообразие регулируют степень воспалительного процесса в организме. А именно воспаление — основа дегенеративных состояний, в том числе диабета, рака, заболеваний сердечно-сосудистой системы и болезни Альцгеймера.

Здоровый уровень разнообразия полезных бактерий ограничивает продуцирование воспалительных химических веществ.

Кишечные бактерии также производят важные для здоровья головного мозга химические вещества, в том числе BDNF, различные витамины, такие как В12, и даже нейромедиаторы, такие как глутамат и GABA.

Кроме того, они ферментируют определенные вещества, получаемые организмом с пищей, например полифенолы, на более мелкие противовоспалительные компоненты, которые путем абсорбции попадают в ток крови и защищают головной мозг.

По материалам книг «Кишечник и мозг», «Тренируем мозг. Тетрадь № 6», «Варгань, кропай, марай и пробуй», «Гормоны счастья», «Зажги себя!»

Обложка поста — unsplash.com

Источник: https://blog.mann-ivanov-ferber.ru/2017/12/07/7-faktov-o-mozge-podtverzhdennyx-issledovaniyami/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.