Мозги — в сторону: ученые расчленят сознание и вынут душу
08:00 16.08.2018 (обновлено: 11:39 03.03.2020)
https://ria.ru/20180816/1526608414.html
Мозги — в сторону: ученые расчленят сознание и вынут душу
Мозги — в сторону: ученые расчленят сознание и вынут душу — РИА Новости, 03.03.2020
Мозги — в сторону: ученые расчленят сознание и вынут душу
Отсрочить смерть можно, загрузив сознание человека в компьютер или при жизни подключив мозг к искусственной нейронной сети. Над этой задачей ученые бьются уже… РИА Новости, 16.08.2018
2018-08-16T08:00
2018-08-16T08:00
2020-03-03T11:39
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/152660/00/1526600087_0:3:1036:586_1920x0_80_0_0_d2038905a4a3c5cffc41db57c0dfdbc9.jpg
сша
москва
россия
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian.
ru
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2018
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/152660/00/1526600087_127:0:911:588_1920x0_80_0_0_83195dfdd9fb53e3d9402ca66df3ff6c.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
сша, москва, россия
Наука, США, Москва, Россия
МОСКВА, 16 авг — РИА Новости, Альфия Еникеева. Отсрочить смерть можно, загрузив сознание человека в компьютер или при жизни подключив мозг к искусственной нейронной сети. Над этой задачей ученые бьются уже десять лет. Прямо сейчас создается основа для развития технологий, которые в будущем позволят человеческому сознанию существовать вне биологического тела.
Воспоминания улиток
Ученые впервые «закачали» память одного слизня в мозг другого моллюска
15 мая 2018, 11:01
Осенью прошлого года в Калифорнийском университете, в Лос-Анджелесе, провели эксперимент. Ученые сформировали у улитки аплазии (Aplysia californica) защитный рефлекс: в ответ даже на легкое прикосновение она сильно втягивала сифон.
Когда РНК из нервных узлов этого моллюска ввели в нервную систему необученной особи, та стала реагировать на раздражающие стимулы похожим образом.
Так ученые доказали, что пересадка РНК фактически равноценна переносу памяти. Это один из первых случаев в науке, когда воспоминания одного организма внедрили в другой, однако полностью загрузить психические процессы животного, в том числе и человека, на внешний носитель (будь то живое существо или компьютер) пока еще не удавалось.
© CC0, Chad King / NOAA MBNMSAplysia californica
© CC0, Chad King / NOAA MBNMS
Мозг и суперкомпьютеры
В США создали самый мощный в мире суперкомпьютер Summit9 июня 2018, 06:22
С улитками экспериментировать проще: нервная система Aplysia californica состоит всего из нескольких тысяч крупных нейронов, которые легко изолировать. Именно поэтому ученые считают ее оптимальной моделью для изучения мозга и памяти. У человека же около 86 миллиардов нейронов, а между ними — 150 триллионов синапсов.
У каждого синапса порядка тысячи молекулярных триггеров. Если представить мозг в виде компьютера, то у него было бы 150 квадриллионов транзисторов. Такой машины не существует, отметил, выступая на Geek Picnic, Сергей Марков, специалист по машинному обучению. У суперкомпьютера последнего поколения Summit, запущенного в США в июне этого года, всего 21 миллиард транзисторов. Впрочем, сканировать и картировать информацию с головного мозга человека мы все равно не умеем.
По оценкам футуролога Андерса Сандберга и философа Ника Бострома, суперкомпьютер необходимой мощности появится не раньше 2111 года. Известный изобретатель Рэй Курцвейл настроен более оптимистично. В книге «Сингулярность уже близка» он пишет, что компьютер, способный моделировать человеческий мозг в полном объеме, создадут уже к 2025 году.
В погоне за искусственным интеллектом
Модель мозга Blue Brain помогла ученым найти источник мозговых волн
24 июля 2013, 20:28
Сегодня в мире реализуют два крупных проекта, чья основная цель — действующая компьютерная модель мозга.
В рамках первого — Brain Blue Gene, стартовавшего еще в 2005 году, исследователи создали искусственный аналог неокортекса крысы (части коры больших полушарий головного мозга), состоящего из 31 тысячи нейронов. Чтобы смоделировать небольшой участок крысиного мозга (объемом всего 0,29 кубического миллиметра) и симулировать его работу, понадобились десять лет и вся вычислительная мощность суперкомпьютера Blue Gene (209 терафлопс), разработанного компанией IBM специально для этого проекта.
Благодаря этой модели нейрофизиологи выяснили, что связи между нейронами формируются как в случайном порядке, так и с помощью специальных химических веществ, секретируемых нервными клетками в межклеточную жидкость. Кроме того, стало ясно: чтобы точно спрогнозировать возникновение нейронных связей, необязательно знать конкретное место расположения нервной клетки внутри того или иного слоя коры. Достаточно поместить нейроны определенного типа в соответствующие слои, учитывая плотность их размещения и необходимое количество.
Это в будущем значительно облегчит создание компьютерной модели человеческого мозга.
© Henry Markram et al. Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry // Cell. — 2015. — 8 October (vol. 163, iss. 2)Симуляция электрической активности в виртуальном срезе части крысиного мозга
© Henry Markram et al. Reconstruction and Simulation of Neocortical Microcircuitry // Cell. — 2015. — 8 October (vol. 163, iss. 2)
Аналог человеческого мозга
Российские ученые создали нейросеть с «человеческими» глазами
4 сентября 2017, 15:30
Разработкой такой модели занимаются ученые из международного проекта Human Brain Project, основанного пять лет назад. Ядро исследовательской команды составляют специалисты из Brain Blue Gene, продемонстрировавшие в 2015 году компьютерную симуляцию неокортекса крысы. Планируется, что действующая модель человеческого мозга будет готова к 2023 году.
Сейчас исследователи из Human Brain Project пытаются реконструировать отделы мозга крысы (гиппокамп, мозжечок, сенсомоторная кора, базальные ганглии) и работают над «режимом реального времени», при котором одна секунда функционирования мозга моделировалась бы процессорами тоже за одну секунду.
Нейрофизиолог Генри Маркрам, возглавляющий и Brain Blue Gene, и Human Brain Project, в опубликованной в прошлом году статье предлагал отказаться от «попыток рассчитать срок, за который мы сможем воссоздать мозг с точностью до каждой его молекулы». Основная причина все та же — недостаточная вычислительная мощность современных суперкомпьютеров.
Чтобы настолько детально симулировать деятельность человеческого мозга, необходимы йоттафлопсы мощности 10 в 24-й степени операций в секунду, а возможностей нынешних машин, измеряемых в сотнях петафлопс (10 в 15-й степени операций в секунду), хватит только на грубую симуляцию нервной системы червя Rotifera, состоящей из надглоточного ганглия и нескольких нервных стволов.
Вечная жизнь сознания
Точная компьютерная симуляция человеческого мозга позволит ученым лучше понять принципы, по которым он действует, и разобраться в механизмах развития психических расстройств.
Кроме того, искусственный аналог станет идеальным объектом для испытаний новых методов лечения и лекарственных препаратов. Вероятно, даже можно будет полностью отказаться от опытов на животных.
Не за горами создание технологий постнеокортекса, полагает Марков. К неокортексу человека смогут присоединять огромную нейросеть, превосходящую естественную нейросеть мозга по размерам, числу клеток и синапсов. Человеческое сознание в этом случае будет базироваться на комбинированном субстрате, состоящем из биологического мозга и искусственной нейронной сети. После смерти его биологической части искусственная продолжит существовать без серьезных потерь для личности. Вероятно, так людям удастся отсрочить неминуемую смерть.
Унутре нейронка: «Яндекс» превратил искусственный разум в реставратора
2 июня 2018, 08:00
Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить
https://ria.ru/20181204/1539632945.html
Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить
Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить — РИА Новости, 04.
12.2018
Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить
Нейрофизиологи пытаются понять природу человеческого сознания, изучая клауструм — крошечную прослойку серого вещества глубоко в мозге. Несмотря на применение… РИА Новости, 04.12.2018
2018-12-04T08:00
2018-12-04T08:00
2018-12-04T08:10
наука
сша
франция
френсис крик
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/153349/84/1533498432_0:0:1037:583_1920x0_80_0_0_6c5ab3420651188c8ae58433d5be7947.jpg
МОСКВА, 4 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Нейрофизиологи пытаются понять природу человеческого сознания, изучая клауструм — крошечную прослойку серого вещества глубоко в мозге. Несмотря на применение самых изощренных технологий, они пока не могут сказать, как «серые клетки» превращают потоки разрозненной информации от органов восприятия в яркий внутренний мир.
О новейших гипотезах формирования сознания — в материале РИА Новости. За оградой мозгаВ 2017 году ученые из Алленского института наук о мозге (США) открыли самые длинные нейроны. Для этого они вывели особую породу лабораторных мышей, чувствительных к определенному препарату, запускавшему в организме грызунов выработку зеленого флуоресцентного белка, который окрашивал нейроны в клауструме. Таким образом исследователи увидели, как нейроны опутывают своими отростками весь мозг. Некоторые были связаны почти со всеми отделами, получающими информацию от органов чувств и ответственными за поведение.Руководитель этого исследования Кристоф Кох предполагает, что клауструм служит источником сознания. Эту гипотезу он высказал в 2005 году в статье, написанной в соавторстве с Френсисом Криком, нобелевским лауреатом, открывшим структуру ДНК.Крик и Кох сравнили мозг с оркестром под управлением дирижера.
Музыканты могут играть и без него, но слаженности не получается, выходит какофония. На роль дирижера ученые предложили клауструм. В переводе с латыни это слово означает «спрятанный», в русском языке принят термин «ограда мозга».Сетевой хабКлауструм — это тоненький нерегулярный слой серого вещества в обоих полушариях, который легко не заметить. Он находится между инсулярной корой и путаменом (базальным ядром). Обнаружен у большинства млекопитающих, но его назначение остается загадкой: из-за глубинного расположения он недоступен для непосредственного изучения.В клауструме по сравнению с корой головного мозга нет большого разнообразия нейронов. Зато некоторые тянутся отростками во все отделы коры, считывающие информацию органов восприятия. Нейроны передают данные в клауструм и обратно, обмен информацией идет с другими отделами, отвечающими за движение, поведение, память.
Включенность клауструма в нейронную сеть, а также проходящие через него потоки информации из внешнего мира исключительны. Это подтолкнуло Крика и Коха к гипотезе о том, что клауструм служит источником сознания. Они призвали научный мир активизировать работу в этом направлении, тем более что все технологии для этого изобретены. Таким образом, феномен сознания, которым до сих пор занимались исключительно философы и психологи, оказался в центре внимания естественных наук.Внутренний гомункулусДля людей всегда было проблемой объяснить, как человек воспринимает внешний мир и формирует внутренний. Пришлось изобретать хитрые схемы, суть которых сводится к тому, что в природе существуют две субстанции — духовная и материальная.Платон допускал особый мир идей, к которому относится и душа человека. Декарт говорил о духе, который мы воспринимаем с помощью шишковидной железы мозга.
Тех, кто доказывает, что духовный мир главнее материального, называют идеалистами. Их крайняя точка зрения состоит в том, что, кроме мира идей, мы ничего не знаем, ничего за пределами нашего сознания не существует.Материалисты настаивают на том, что духовный мир — это результат работы мозга и наших органов чувств, воспринимающих реальный мир.Спор идеалистов и материалистов продолжается более двух с половиной тысяч лет, и наконец в наше время появился шанс решить его с помощью научных методов.Клауструм как место возникновения сознания — это лишь рабочая гипотеза, позволяющая проверить некоторые наблюдения научными методами. К примеру, тот факт, что человек не может разделить поток сознания на части и воспринимать их по отдельности.Сидя в парке солнечным днем, мы осознаем все сразу и целиком: тепло, свет, яркие краски вокруг, звуки, запахи.
Кто-то должен обрабатывать и объединять разрозненные электрические сигналы нейронов. Значит, в мозге есть специальный орган, к примеру клауструм, который координирует выходящие из коры головного мозга данные от каждого органа чувств и преобразует их в единый поток, наполняющий сознание.В поисках нейронов сознанияИдея о том, что в мозге существует некая колыбель сознания, страдает серьезными недостатками. Критики этой гипотезы справедливо отмечают, что опыты по отключению сознания через стимуляцию клауструма электродами проводили только на одном пациенте-эпилептике и распространять выводы на здоровых людей некорректно. Высокая плотность рецепторов в клауструме, воспринимающих психоактивное вещество сальвинорин А, приводящее к потере сознания, — тоже не аргумент, так как они есть и в других отделах мозга.
Американские ученые наблюдали за 171 ветераном вьетнамской войны с проникающими повреждениями мозга, а также за больными после удаления опухоли мозга. Все пациенты периодически теряли сознание. Причем частота и длительность этих приступов не зависела от того, поврежден ли у пациентов клауструм. Кох и его коллеги продолжают искать нейронные механизмы, обеспечивающие сознание. Теория, на которую они опираются, рассматривает его как побочный продукт работы такого сложного сетевого органа, как мозг.В частности, из этой теории следует, что никакая, даже самая совершенная компьютерная программа не будет обладать сознанием. В своей последней статье в журнале Scientific American Кох заключает:»Сознание не может быть вычислено, оно может быть только встроено в структуру системы».
https://ria.ru/20181115/1532746362.html
https://ria.ru/20180824/1527090829.
html
https://ria.ru/20180816/1526608414.html
сша
франция
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2018
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/153349/84/1533498432_0:0:785:588_1920x0_80_0_0_19b0d5189604b7331b248c57b5a3b6dc.
jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
сша, франция, френсис крик
Наука, США, Франция, Френсис Крик
МОСКВА, 4 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Нейрофизиологи пытаются понять природу человеческого сознания, изучая клауструм — крошечную прослойку серого вещества глубоко в мозге. Несмотря на применение самых изощренных технологий, они пока не могут сказать, как «серые клетки» превращают потоки разрозненной информации от органов восприятия в яркий внутренний мир. О новейших гипотезах формирования сознания — в материале РИА Новости.
Синестеты.
Они чувствуют иначе. Они среди нас
15 ноября 2018, 11:00
За оградой мозга
В 2017 году ученые из Алленского института наук о мозге (США) открыли самые длинные нейроны. Для этого они вывели особую породу лабораторных мышей, чувствительных к определенному препарату, запускавшему в организме грызунов выработку зеленого флуоресцентного белка, который окрашивал нейроны в клауструме. Таким образом исследователи увидели, как нейроны опутывают своими отростками весь мозг. Некоторые были связаны почти со всеми отделами, получающими информацию от органов чувств и ответственными за поведение.
Руководитель этого исследования Кристоф Кох предполагает, что клауструм служит источником сознания. Эту гипотезу он высказал в 2005 году в статье, написанной в соавторстве с Френсисом Криком, нобелевским лауреатом, открывшим структуру ДНК.
Крик и Кох сравнили мозг с оркестром под управлением дирижера. Музыканты могут играть и без него, но слаженности не получается, выходит какофония.
На роль дирижера ученые предложили клауструм. В переводе с латыни это слово означает «спрятанный», в русском языке принят термин «ограда мозга».
© Allen Institute for Brain ScienceЦифровое изображение нейрона, окружающего мозг мыши
© Allen Institute for Brain Science
Сетевой хаб
Клауструм — это тоненький нерегулярный слой серого вещества в обоих полушариях, который легко не заметить. Он находится между инсулярной корой и путаменом (базальным ядром). Обнаружен у большинства млекопитающих, но его назначение остается загадкой: из-за глубинного расположения он недоступен для непосредственного изучения.
В клауструме по сравнению с корой головного мозга нет большого разнообразия нейронов. Зато некоторые тянутся отростками во все отделы коры, считывающие информацию органов восприятия. Нейроны передают данные в клауструм и обратно, обмен информацией идет с другими отделами, отвечающими за движение, поведение, память.
Включенность клауструма в нейронную сеть, а также проходящие через него потоки информации из внешнего мира исключительны.
Это подтолкнуло Крика и Коха к гипотезе о том, что клауструм служит источником сознания. Они призвали научный мир активизировать работу в этом направлении, тем более что все технологии для этого изобретены. Таким образом, феномен сознания, которым до сих пор занимались исключительно философы и психологи, оказался в центре внимания естественных наук.
© Иллюстрация РИА НовостиКлауструм связан со всеми отделами коры головного мозга
© Иллюстрация РИА Новости
Внутренний гомункулус
Для людей всегда было проблемой объяснить, как человек воспринимает внешний мир и формирует внутренний. Пришлось изобретать хитрые схемы, суть которых сводится к тому, что в природе существуют две субстанции — духовная и материальная.
Платон допускал особый мир идей, к которому относится и душа человека. Декарт говорил о духе, который мы воспринимаем с помощью шишковидной железы мозга.
Психология на грани реальности: ученые разгадали природу вещих снов
24 августа 2018, 08:00
Тех, кто доказывает, что духовный мир главнее материального, называют идеалистами.
Их крайняя точка зрения состоит в том, что, кроме мира идей, мы ничего не знаем, ничего за пределами нашего сознания не существует.
Материалисты настаивают на том, что духовный мир — это результат работы мозга и наших органов чувств, воспринимающих реальный мир.
Спор идеалистов и материалистов продолжается более двух с половиной тысяч лет, и наконец в наше время появился шанс решить его с помощью научных методов.
Клауструм как место возникновения сознания — это лишь рабочая гипотеза, позволяющая проверить некоторые наблюдения научными методами. К примеру, тот факт, что человек не может разделить поток сознания на части и воспринимать их по отдельности.
Сидя в парке солнечным днем, мы осознаем все сразу и целиком: тепло, свет, яркие краски вокруг, звуки, запахи. Кто-то должен обрабатывать и объединять разрозненные электрические сигналы нейронов. Значит, в мозге есть специальный орган, к примеру клауструм, который координирует выходящие из коры головного мозга данные от каждого органа чувств и преобразует их в единый поток, наполняющий сознание.
© Фото : Allen InstituteКристоф Кох
© Фото : Allen Institute
В поисках нейронов сознания
Идея о том, что в мозге существует некая колыбель сознания, страдает серьезными недостатками. Критики этой гипотезы справедливо отмечают, что опыты по отключению сознания через стимуляцию клауструма электродами проводили только на одном пациенте-эпилептике и распространять выводы на здоровых людей некорректно. Высокая плотность рецепторов в клауструме, воспринимающих психоактивное вещество сальвинорин А, приводящее к потере сознания, — тоже не аргумент, так как они есть и в других отделах мозга.
Американские ученые наблюдали за 171 ветераном вьетнамской войны с проникающими повреждениями мозга, а также за больными после удаления опухоли мозга. Все пациенты периодически теряли сознание. Причем частота и длительность этих приступов не зависела от того, поврежден ли у пациентов клауструм.
Мозги — в сторону: ученые расчленят сознание и вынут душу
16 августа 2018, 08:00
Кох и его коллеги продолжают искать нейронные механизмы, обеспечивающие сознание.
Теория, на которую они опираются, рассматривает его как побочный продукт работы такого сложного сетевого органа, как мозг.
В частности, из этой теории следует, что никакая, даже самая совершенная компьютерная программа не будет обладать сознанием. В своей последней статье в журнале Scientific American Кох заключает:
«Сознание не может быть вычислено, оно может быть только встроено в структуру системы».
Где находится сознание в мозгу? Новое открытие помогает точно определить его местоположение
Исследователи использовали «карты мозга» мыши, чтобы точно определить сознание.
Недавнее исследование выявило ядра сети мозга с прочными двунаправленными связями.
Возможно, наука приближается к выяснению того, где находится сознание в мозгу. Новое исследование демонстрирует значение определенных видов нейронных связей в идентификации сознания.
Джун Китазоно, автор-корреспондент исследования и исследователь проекта на факультете общих системных исследований Токийского университета, провел исследование, которое было опубликовано в журнале Кора головного мозга .
«Где находится сознание — один из самых больших вопросов в науке», — сказал доцент Масафуми Оидзуми, автор-корреспондент и руководитель лаборатории, проводившей исследование. «Хотя мы не пришли к окончательному ответу, в ходе поиска минимальных механизмов, достаточных для сознательного опыта, или нейронных коррелятов сознания было накоплено много эмпирических данных».
Было высказано предположение, что часть сети мозга, поддерживающая сознательные области мозга, должна быть двунаправленно связана, потому что для сознательного опыта необходимы как процессы прямой связи, так и процессы обратной связи. Например, предыдущие исследования визуального восприятия показали, что сознательное восприятие не возникает, когда есть только обработка с прямой связью, тогда как оно возникает, когда есть обратная связь, а также обработка с прямой связью. Фото: © 2022 г., июнь Китазоно,
С помощью этого исследования исследователи сделали шаг к обнаружению минимально достаточных подсетей в мозгу, поддерживающих сознательный опыт.
Исследователи искали один конкретный признак сознания в нейронных сетях мозга, двунаправленных путях, чтобы точно определить части мозга, в которых находится сознание. Наш мозг обрабатывает информацию, когда мы что-то видим или переживаем. Это известно как сигнал прямой связи, однако получения таких сигналов недостаточно для сознания. Наш мозг также должен передавать нам информацию в так называемой обратной связи. Не каждая область мозга может получать информацию и реагировать на нее. Исследователи выдвинули гипотезу, что эти двунаправленные связи являются важным признаком частей мозга, отвечающих за сознание.
Предлагаемый алгоритм может иерархически разложить всю сеть на часть сети с самыми сильными двунаправленными соединениями, часть со вторыми по силе и так далее по цепочке. Фото: © 2022 Jun Kitazono
скорее, также необходима обратная связь, указывающая на необходимость двунаправленной обработки. Компонент обратной связи исчезает не только во время потери определенного содержания сознания в бодрствующих состояниях, но и во время бессознательных состояний, когда сознательные переживания обычно теряются, таких как общая анестезия, сон и вегетативные состояния», — сказал Китазоно.
Он также объяснил, что не имеет значения, смотрите ли вы на человека, обезьяну, мышь, птицу или муху; двунаправленность обработки остается существенной.
Исследователи использовали коннектом мыши и вычислительные методы, чтобы проверить свою идею. Коннектом — это подробная карта соединений в мозге. Во-первых, они разработали эффективный алгоритм для выделения частей мозга с сильными двунаправленными связями, называемыми комплексами. Затем они применили алгоритм к коннектому мыши.
Традиционная неврология изучала взаимосвязь того, какая мозговая активность r возникает в ответ на внешний раздражитель s (например, изображение яблока). Если мы запишем это отношение, используя функцию f, как r=f(s), мы можем сказать, что выяснение функции f является основным исследованием, которым занимается традиционная нейронаука. Такие исследования открыли многое о механизме обработки информации, то есть о том, как мозг обрабатывает информацию от внешних раздражителей. С другой стороны, наш мозг не только обрабатывает информацию из внешнего мира, но и производит субъективный опыт «видения яблока».
Конечная цель лаборатории Оидзуми — теоретически понять субъективный опыт и сознание, производимые мозгом: то есть прояснить функцию g, которая связывает активность мозга r и сознание С, где С — сознание, создаваемое мозговой активностью r (С =g(r)). Фото: © 2022 Масафуми Оидзуми
«Мы обнаружили, что извлеченные комплексы с наибольшей двунаправленностью не были равномерно распределены между всеми основными областями, а скорее сконцентрированы в областях коры и таламуса», — сказал Китазоно. «С другой стороны, регионы в других крупных регионах имеют низкую двунаправленность. В частности, области мозжечка имеют гораздо более низкую двунаправленность».
Эти результаты согласуются с тем, где, как давно считали ученые, находится сознание в мозгу. Кора головного мозга, расположенная на поверхности мозга, содержит сенсорные области, моторные области и ассоциативные области, которые, как считается, необходимы для сознательного опыта. Таламус, расположенный в середине мозга, также считался связанным с сознанием, и, в частности, взаимодействие между таламусом и областями коры, называемое таламокортикальной петлей, считается важным для сознания.
Эти результаты подтверждают идею о том, что двунаправленность в сети мозга является ключом к определению места сознания.
Исследователи подчеркнули, что они все еще работают над определением места сознания.
«Это исследование сосредоточено только на «статических» анатомических связях между нейронами или областями мозга. Однако сознание «динамично», меняясь от момента к моменту в зависимости от нейронной активности», — сказал Оидзуми. «Хотя анатомические связи говорят нам, как будет распространяться нейронная активность и как будут взаимодействовать области мозга, нам необходимо непосредственно исследовать динамику нейронной активности, чтобы определить место сознания в любой момент».
В качестве следующего шага, сказал он, команда в настоящее время анализирует сети мозга, основанные на деятельности, в различных типах нейронных записей.
«Конечная цель нашей лаборатории — найти математическую взаимосвязь между сознанием и мозгом», — сказал Оидзуми. «В этом исследовании мы попытались связать сетевые свойства мозга с местом сознания.
Мы будем дальше исследовать отношения между сознанием и мозгом для достижения нашей конечной цели».
Ссылка: «Двунаправленно соединенные ядра в коннектоме мыши: к извлечению подсетей мозга, необходимых для сознания» Дзюн Китазоно, Юма Аоки и Масафуми Оидзуми, 21 июля 2022 г., Кора головного мозга .
DOI: 10.1093/cercor/bhac143
Как много мы знаем?
Ученые и философы долго пытались объяснить, как мозг генерирует сознательный опыт. Некоторые сомневаются, что объективные инструменты науки когда-нибудь смогут справиться с таким субъективным феноменом. Несмотря на это, исследователи начали выявлять изменения в активности мозга, которые сопровождают сознание, и у них также есть несколько интересных идей о том, почему сознание эволюционировало.
Поделиться на PinterestЧто мы на самом деле знаем о человеческом сознании? Изображение предоставлено: Оксана Первомай/Stocksy. Каким образом мозг вызывает сознательное осознание из электрической активности миллиардов отдельных нервных клеток, остается одним из величайших вопросов жизни, оставшихся без ответа.
Каждый из нас знает, что мы сознательны с точки зрения наличия мыслей, восприятий и чувств, но мы не можем доказать это кому-либо еще. Только у нас есть доступ к таинственной сущности, которая позволяет нам испытывать эти мысли, восприятия и чувства.
В 1990-х годах философ Дэвид Чалмерс описал эту недоступность для внешнего объективного изучения как «сложную проблему» сознания.
Он предположил, что ученым будет проще решить ее «нейронные корреляты» — где и как изменяется активность мозга, когда люди имеют сознательный опыт.
Помимо любопытства, ученые, скорее всего, заинтересованы в обнаружении нейронных коррелятов сознания, чтобы помочь диагностировать и лечить расстройства сознания, такие как стойкие вегетативные состояния и некоторые психические расстройства.
Сознание имеет несколько различных измерений, которые они могут измерить. Три из наиболее важных из них:
- бодрствование или физиологическое возбуждение
- осознание или способность иметь сознательные умственные переживания, включая мысли, чувства и восприятия
- сенсорная организация, или то, как различные восприятия и более абстрактные понятия переплетаются вместе чтобы создать бесшовный сознательный опыт.
Эти три измерения взаимодействуют, создавая наше общее состояние сознания от момента к моменту. Например, когда мы бодрствуем, мы находимся в состоянии высокой осознанности, но когда мы засыпаем ночью, и бодрствование, и осознанность исчезают.
Сознание и физиологическое возбуждение возвращаются во время быстрого сна (быстрое движение глаз), когда наиболее вероятны яркие сны. Но эти сенсорные переживания в основном не связаны с внешними раздражителями и понятиями, которые привязывают нас к реальности, пока мы бодрствуем.
Аналогичным образом, измененные состояния сознания, например, вызванные психоделическими препаратами или низким уровнем кислорода, включают нормальные уровни возбуждения, но дезорганизованные сенсорные переживания.
Они могут включать галлюцинации звуков, запахов или образов, а также синестезию, когда между обычно дискретными чувствами возникают перекрестные помехи, например, звуки, вызывающие визуальные переживания.
У людей в коме или под анестезией уровни бодрствования и сознания могут быть даже ниже, чем во время медленного сна.
Между тем, в странном гибридном состоянии сознания, известном как синдром неотзывчивого бодрствования или вегетативное состояние, пациенты проходят ежедневные циклы сна и бодрствования, но не проявляют никаких признаков сознания.
Несмотря на то, что они долгое время проводят с открытыми глазами, они не проявляют поведенческих реакций на внешние раздражители.
У некоторых из этих пациентов восстановятся ограниченные признаки сознания, известные как «состояние минимального сознания», такие как способность реагировать на инструкции или следить глазами за движущимся объектом.
Пациенты в различных состояниях сознания предоставили важные сведения о нейронных коррелятах сознания.
Такие методы, как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и электроэнцефалография (ЭЭГ), выявили нервную активность, сопровождающую эти состояния.
Ученые обнаруживают закономерности активности посредством измерения функциональной связи, используя статистические методы для выявления корреляций между синхронизацией нейронных событий в различных частях мозга.
Это показывает сети областей мозга, которые, например, участвуют в рабочей памяти, внимании и блуждании ума.
Когда они объединяют данные фМРТ и ЭЭГ, исследователи обнаруживают, что активность глубоко внутри мозга, в таламусе, изменяется во время бодрствования в соответствии с активностью в сети режима по умолчанию.
Таламус работает как сенсорная ретрансляционная станция, в то время как сеть режима по умолчанию представляет собой набор областей в коре — самом внешнем слое мозга — которые тесно связаны с блужданием ума и самосознанием.
Напротив, во время медленного сна и под анестезией функциональная связь между таламусом и сетью режима по умолчанию и корковыми сетями, которые участвуют во внимании, нарушается.
При расстройствах сознания исследователи могут наблюдать снижение функциональной связи и физические повреждения, влияющие на связи между корой и глубокими структурами мозга.
Это показывает, насколько важны эти связи для поддержания бодрствования и обмена информацией между мозгом.
Несмотря на успехи в нашем понимании нейронных коррелятов сознания, врачи по-прежнему испытывают трудности с диагностикой пациентов, которые не могут отвечать на вопросы или команды.
Они не могут сказать, находится ли такой пациент полностью без сознания, в сознании, но отключен от внешних раздражителей, или в сознании и осознает свое окружение, но не может реагировать.
Совершенно новый подход, о котором недавно сообщалось в Nature Communications , может обеспечить способ оценки бодрствования, осознания и сенсорной организации такого пациента.
Вместо того, чтобы регистрировать активность в определенных областях мозга или сетях областей, новый метод измеряет градиенты активности в мозге.
Это похоже на запись крутизны местности на карте и того, как эта крутизна может меняться со временем, а не просто расположение дорог, городов и деревень.
Этот инновационный способ исследования мозговой активности, который рассматривает, как функциональная геометрия формирует временную динамику, принимает во внимание тот факт, что каждая область и сеть имеют множество функций и связей.
«Сознание сложное, и его изучение похоже на сборку кубика Рубика», — говорит первый автор доктор Зируи Хуанг, доцент кафедры анестезиологии Медицинской школы Мичиганского университета.
«Если вы посмотрите только на одну поверхность, вас может смутить то, как она организована. Вам нужно работать над головоломкой, рассматривая все измерения», — добавляет он.
Доктор Хуанг и его коллеги изучили, как градиенты нейронной активности, измеренные с помощью фМРТ, изменялись в зависимости от трех основных параметров сознания:
- пробуждение или бодрствование
- осознание
- сенсорная интеграция.
Исследователи опирались на существующие данные фМРТ, записанные в мозге людей, которые бодрствовали, находились под наркозом в так называемом вегетативном состоянии — известном как «синдром невосприимчивого бодрствования» — или у которых был психиатрический диагноз, такой как шизофрения.
Они обнаружили градиент активности, который соответствовал изменениям уровней возбуждения, которые простирались от зрительных областей и областей режима по умолчанию до сетей, задействованных во внимании.
Другой градиент менялся вместе с осознанием и простирался от областей, участвующих в восприятии и действии, к областям, отвечающим за интеграцию информации и формирование абстрактных понятий.
Третий градиент, связанный с сенсорной организацией, охватывал зрительную систему и соматомоторную кору, которая помогает контролировать движение.
«Мы продемонстрировали, что нарушения человеческого сознания — по фармакологическим, невропатологическим или психиатрическим причинам — связаны с деградацией одного или нескольких основных корковых градиентов в зависимости от состояния», — отмечает доктор Хуанг.
Он сказал Medical News Today , что некоторые пациенты, которые не могут никак реагировать, могут все еще быть в сознании. «Поэтому важно разработать независимые от поведения и задачи подходы к оценке», — сказал он.
«Согласно нашей работе, измерения коркового градиента могут уменьшить неопределенность клинической оценки сознания у этих пациентов», — добавил он.
Такие ученые, как доктор Хуанг, многое узнали о его нейронных коррелятах, но их открытия не проливают много света на то, как мозг генерирует сознание — «сложную проблему».
Другие ученые утверждали, что для того, чтобы узнать больше о причинах сознания, нужно манипулировать активностью мозга и посмотреть, что произойдет.
Транскраниальная магнитная стимуляция, или ТМС, представляет собой неинвазивный метод, который строго контролирует активность мозга.
Этот метод включает пропускание сильного электрического импульса через проводящую катушку, расположенную близко к голове участника, создавая короткий магнитный импульс, который вызывает электрическую активность в той части мозга, которая находится ближе всего к катушке.
Это повышает электрическую активность миллионов нейронов в области диаметром всего несколько сантиметров.
У бодрствующего участника импульс ТМС запускает сложную цепочку активности в нескольких областях коры, тогда как в медленном сне тот же импульс имеет гораздо более короткий и более локализованный эффект.
Однако во время быстрого сна пульс вызывает паттерн активности, подобный тому, который наблюдается в мозгу человека, который бодрствует.
Интересно, что у пациентов, которые бодрствуют, но находятся в вегетативном состоянии, ТМС вызывает кратковременные локальные эффекты, подобные тем, которые наблюдаются во время медленного сна здорового человека.
Но в мозгу бодрствующих пациентов с минимальным сознанием ТМС вызывает такую же реакцию, как и у здоровых бодрствующих людей.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что сложность и пространственная протяженность связи между областями мозга уменьшаются по мере снижения уровней бодрствования и осознания.
Несмотря на успехи в нашем понимании нейронных коррелятов сознания, остается вопрос: как сознание возникает из активности мозга?
Ученые предложили несколько теорий. Двумя известными идеями являются теория глобального нейронного рабочего пространства (GNWT) и теория интегрированной информации (IIT).
Глобальная нейронная рабочая область
Вкратце, GNWT предполагает, что существует сеть связей дальнего действия, охватывающая мозг, называемая глобальной рабочей областью.
Нейронная информация становится осознанной, когда она получает доступ к этому рабочему пространству, что позволяет ей транслироваться по всему мозгу, включая специализированные центры памяти, восприятия, двигательной активности и внимания.
Важно отметить, что это случай «победитель получает все» для конкретной интерпретации сенсорных данных, когда он получает доступ к глобальному рабочему пространству.
По словам профессора Майкла Грациано, профессора психологии и неврологии Принстонского института неврологии, штат Нью-Джерси, и доктора Аарона Шургера, доцента Креанского колледжа здоровья и поведенческих наук в Университете Чепмена в Ирвине, Калифорния, это объясняет , например, «бистабильные» оптические иллюзии.
Двумя примерами этого являются куб Неккера и иллюзия вазы с лицом, в которых сознание переключается между двумя альтернативными интерпретациями одних и тех же сенсорных данных.
Интегрированная информация
Коммуникация и интеграция информации между областями мозга лежит в основе многих теорий сознания.
Один из них, IIT, использует сложное уравнение для расчета степени сознания объекта на основе того, насколько хорошо он интегрирует информацию.
Согласно уравнению, даже неодушевленные предметы, такие как камни и чайники, имеют проблески сознания.
Это соответствует философской теории панпсихизма, которая предполагает, что сознание является фундаментальным свойством всех физических систем.
Каково это контролировать внимание
У профессора Грациано проблемы со всеми этими теориями сознания. Он утверждает, что их даже нельзя назвать теориями, потому что они на самом деле не объясняют сознание, а только описывают его.
Он сравнивает это с разницей между законом всемирного тяготения Ньютона, который представляет собой уравнение, которое вычисляет гравитационную силу, и общей теорией относительности Эйнштейна, которая объясняет, что такое гравитация на самом деле.
Собственная теория сознания профессора Грациано, теория схемы внимания, или AST, не претендует на решение трудной проблемы сознания, а вместо этого пытается объяснить, почему мы верим, что обладаем сознанием.
Согласно AST, в мозгу животных развилась модель — или схема — их текущего состояния внимания, которую они могли использовать для прогнозирования и контроля постоянного фокуса внимания.
Чтобы управлять нашим телом, мозг использует внутреннюю модель наших конечностей, их расположение в пространстве и то, как они работают. Профессор Грациано считает, что контроль внимания ничем не отличается.
Более того, он утверждает, что схема внимания заставляет людей верить, что у них есть внутренняя сущность — сознание, — которое позволяет им сосредоточить свое внимание.
Удивительно, но опытные медитаторы могут достичь состояния чистого осознания, свободного от любых мыслей, восприятий, чувств или даже ощущения себя, времени или пространства.
Это особое состояние сознания дало дополнительные сведения о нейронных коррелятах сознания.
Исследователи из Университета Фрайбурга в Германии использовали ЭЭГ для изучения мозга бывшего буддийского монаха, который описал это как «ясную, осознанную открытость».
Они обнаружили, что осознанность без содержания связана с резким падением альфа-волн и увеличением тета-волн.
Также имело место разъединение активности сенсорной коры и дорсальной сети внимания, но сильная активность внутри самой сети внимания. Между тем, активность сети дефолтного режима снизилась.
Профессор Грациано сказал, что свободное от содержания осознавание в медитации может соответствовать предсказательной модели внимания, описанной в его теории.
Он сказал MNT :
«Я думаю, что модель внимания, представляющая свойство самого внимания, можно построить изолированно, без связи с вещью, на которую вы обращаете внимание.
