Ждите...
Спасибо.
Закрыть

Как современная официальная наука исследует мозг

07.01.2021 10:30

-  555
Как современная официальная наука исследует мозг

Еще не так давно по историческим меркам о мозге говорили как о "черном ящике", процессы внутри которого оставались тайной.

Достижения науки последнего времени уже не позволяют заявлять об этом столь же категорично. Однако по-прежнему в области исследования мозговой деятельности куда больше вопросов, чем однозначных ответов.

Распознать в этой, имеющей космические численные параметры и находящейся в постоянном движении системе механизмы, которые можно было бы соотнести с тем, что мы называем памятью и мышлением, крайне сложно. Порой для этого приходится проникать непосредственно в мозг. В самом прямом физическом смысле.

Что бы там ни говорили защитники живой природы, но экспериментировать над мозгом макак и крыс исследователям пока никто не запрещал. Однако когда речь идет о мозге человека — живом мозге, разумеется, — эксперименты на нем практически невозможны по соображениям права и этики. Проникнуть внутрь «серого вещества» можно лишь, что называется, за компанию с медициной.

Провода в голове

Одним из таких шансов, предоставленных исследователям мозговой деятельности, стала необходимость хирургического лечения тяжелых случаев эпилепсии, которые не поддаются медикаментозной терапии. Причиной заболевания становятся пораженные участки срединной височной доли. Именно эти области необходимо удалить методами нейрохирургии, однако прежде всего их надо выявить, чтобы, так сказать, не «отхватить лишнего».

Читайте также: Будь бдительным! «Чёрный квадрат», которым компостируют мозг

Американский нейрохирург Ицхак Фрид из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) еще в 1970-х стал одним из первых, кто применил для этой цели технологию введения непосредственно в кору головного мозга электродов толщиной 1 мм. По сравнению с размером нервных клеток электроды имели циклопические размеры, однако даже такого грубого инструмента было достаточно, чтобы снять усредненный электросигнал от некоторого количества нейронов (от тысячи до миллиона).

В принципе, для достижения чисто медицинских целей этого было достаточно, но на каком-то этапе инструмент было решено усовершенствовать. Отныне миллиметровый электрод получал окончание в виде разветвления из восьми более тонких электродов диаметром 50 мкм.

Это позволило увеличить точность замеров вплоть до фиксации сигнала от сравнительно небольших групп нейронов. Были также разработаны методы, позволяющие отфильтровать из «коллективного» шума сигнал, посылаемый одной-единственной нервной клеткой мозга. Все это было сделано уже не в медицинских, а в чисто научных целях.

Что такое пластичность мозга?

Пластичностью мозга называется потрясающая способность нашего органа мышления приспосабливаться к изменяющимся обстоятельствам.  Если мы обучаемся какому-либо навыку и интенсивно тренируем мозг, в области мозга, отвечающей за этот навык появляется утолщение. Находящиеся там нейроны создают дополнительные связи, закрепляя вновь полученные умения. В случае поражения жизненно важного участка мозга, мозг порой заново развивает утраченные центры в неповрежденной области.

Именные нейроны 

Объектом исследований становились люди, ожидавшие операции по поводу эпилепсии: пока внедренные в кору мозга электроды считывали сигналы от нейронов для точного определения зоны хирургического вмешательства, попутно проводились весьма интересные эксперименты. И это был тот самый случай, когда реальную пользу науке принесли иконы поп-культуры — голливудские звезды, чьи образы легко узнаваемы большинством населения планеты.

Сотрудник Ицхака Фрида — врач и нейрофизиолог Родриго Киан Кирога — демонстрировал испытуемым на экране своего ноутбука подборку широко известных зрительных образов, среди которых были как популярные личности, так и знаменитые сооружения, вроде оперного театра в Сиднее.

При показе этих картинок в мозге наблюдалась электрическая активность отдельных нейронов, причем разные образы «включали» разные нервные клетки. Например, был установлен «нейрон Дженнифер Энистон», который «выстреливал» всякий раз, когда на экране возникал портрет этой актрисы романтического амплуа. Какое бы фото Энистон ни демонстрировали испытуемому, нейрон «ее имени» не подводил. Более того, он срабатывал и тогда, когда на экране появлялись кадры из известного сериала, в котором актриса снималась, пусть даже ее самой в кадре не было. А вот при виде девушек, лишь похожих на Дженнифер, нейрон молчал.

Исследуемая нервная клетка, как оказалось, была связана именно с целостным образом конкретной актрисы, а вовсе не с отдельными элементами ее внешности или одежды. И это открытие давало если не ключ, то подсказку к пониманию механизмов сохранения долговременной памяти в человеческом мозге.

Единственное, что мешало продвигаться дальше, — те самые соображения этики и права, о которых говорилось выше. Ученые не могли разместить электроды ни в каких других областях мозга, кроме тех, что подвергались предоперационному исследованию, да и само это исследование имело ограниченные медицинской задачей временные рамки.

Это весьма затрудняло поиски ответа на вопрос, действительно ли существует нейрон Дженнифер Энистон, или Брэда Питта, или Эйфелевой башни, а может быть, в результате замеров ученые случайно натыкались лишь на одну клетку из целой связанной друг с другом синаптическими связями сети, отвечающей за сохранение или узнавание определенного образа.

Игра с картинками

Как бы то ни было, эксперименты продолжились, и к ним подключился Моран Серф — личность крайне разносторонняя. Израильтянин по происхождению, он попробовал себя в роли бизнес-консультанта, хакера и одновременно инструктора по компьютерной безопасности, а еще художника и автора комиксов, писателя и музыканта.

Вот этот-то человек со спектром талантов, достойным эпохи Возрождения, взялся создать на основе «нейрона Дженнифер Энистон» и ему подобных нечто вроде нейромашинного интерфейса. В качестве испытуемых и на этот раз выступили 12 пациентов медицинского центра им. Рональда Рейгана при Калифорнийском университете. В ходе предоперационных исследований им внедрили в область срединной височной доли по 64 отдельных электрода. Параллельно начались эксперименты.

Развитие наук о высшей нервной деятельности сулит невероятные перспективы: люди смогут лучше понять себя и справиться с ныне неизлечимыми недугами. Проблемой остается морально-правовая сторона экспериментов над живым человеческим мозгом.

Сначала этим людям показали 110 изображений поп-культурной тематики. По итогам этого первого тура были отобраны четыре картинки, при виде которых у всей дюжины испытуемых четко фиксировалось возбуждение нейронов в разных частях исследуемого участка коры. Далее на экран выводились одновременно два изображения, наложенных друг на друга, причем каждое обладало 50%-ной прозрачностью, то есть картинки просвечивали друг через друга.

Испытуемому предлагалось мысленно увеличить яркость одного из двух образов, чтобы тот затушевал своего «соперника». При этом нейрон, отвечающий за образ, на котором сосредотачивалось внимание пациента, выдавал более сильный электрический сигнал, чем нейрон, связанный со вторым образом. Импульсы фиксировались электродами, поступали в декодер и превращались в сигнал, управляющий яркостью (или прозрачностью) изображения.

Таким образом, работы мысли вполне хватало, чтобы одна картинка начинала «забивать» другую. Когда испытуемым предлагалось не усилить, а, наоборот, сделать один из двух образов бледнее, связка «мозг — компьютер» вновь срабатывала.

Светлая голова

Стоила ли эта увлекательная игра необходимости проводить опыты над живыми людьми, тем более имеющими серьезные проблемы со здоровьем? По мнению авторов проекта — стоила, ибо исследователи не только удовлетворяли свои научные интересы фундаментального характера, но и нащупывали подходы к решению вполне прикладных задач.

Если в мозге существуют нейроны (или связки нейронов), возбуждающиеся при виде Дженнифер Энистон, значит, должны быть и мозговые клетки, отвечающие за более существенные для жизни понятия и образы. В случаях, когда пациент не в состоянии говорить или сигнализировать о своих проблемах и потребностях жестами, непосредственное подключение к мозгу поможет медикам узнать о нуждах больного от нейронов. Причем чем больше ассоциаций будет установлено, тем больше сможет сообщить о себе человек.

Однако внедренный в мозг электрод, пусть даже 50 мкм в поперечнике, — это слишком грубый инструмент для точной адресации конкретному нейрону. Более тонкий метод взаимодействия — оптогенетика, которая предполагает преобразование нервных клеток на генетическом уровне.

Одними из пионеров этого направления считаются Эд Бойден и Карл Диссерот, начинавшие свои работы в Стэнфордском университете. Их замысел заключался в том, чтобы воздействовать на нейроны с помощью миниатюрных источников света. Для этого клетки, разумеется, необходимо сделать светочувствительными.

Поскольку физические манипуляции по пересадке светочувствительных белков — опсинов — в отдельно взятые клетки относятся к области практически невозможного, исследователи предложили... заражать нейроны вирусом. Именно этот вирус внедрит в геном клеток ген, синтезирующий светочувствительный белок. 

У этой технологии есть несколько потенциальных применений. Одно из них — это частичное восстановление зрения глаза с пораженной сетчаткой за счет сообщения светочувствительных свойств сохранившимся несветочувствительным клеткам (есть успешные опыты на животных). Получая вызванные падающим светом электросигналы, мозг вскоре научится работать с ними и интерпретировать их как изображение, пусть и худшего качества.

Другое применение — работа с нейронами непосредственно в мозге с помощью миниатюрных световодов. Активируя разные нейроны в мозге животных с помощью пучка света, можно проследить за тем, какие поведенческие реакции эти нейроны вызывают. Помимо этого, «световое» вмешательство в мозг в будущем может иметь и терапевтическое значение.

Олег Макаров


Источник

0
Уважаемые, гости, если Вам понравилась или наоборот не понравилась новость, оставьте, пожалуйста, Ваш комментарий. Регистрация не займет у Вас времени, Ваше мнение важно для нас. Большое спасибо за Ваше внимание!
Добавить комментарий
Причина жалобы:   

Комментарии к новости (0)

Пока нет комментариев к новости. Вы можете быть первым




Популярные новости

26.09.2013 9:27 - солдат

Откуда пошло выражение...

Источник: Давайте вместе разберемся откуда эти выражения пришли в нашу жизнь. Вашими молитвами. Это разговорное шутливое выражение говорится в ответ на вопрос "Как поживаете?" или "Как ваше здоровье?" - в значении "спасибо, ничего" как выражение благодарности за участливое отношение.

06.07.2013 7:13 - smeshinka

Су-35 против F-35: дядя избивает дубинкой ребенка

Источник: Является ли наиболее скрытный американский боевой самолет F-35 легкой добычей истребителя Су-35? Некоторые считают, что это совершенно верное утверждение, пишет indrus.in 26 июля.

20.12.2013 8:18 - 555

Фильм "Ликвидация": что осталось за кадром

Источник: Ретротелефильм "Ликвидация" с Владимиром Машковым в роли одесского опера Давида Гоцмана стал одной из главных удач на поприще российских сериалов. Критики ставят "Ликвидацию" в один ряд

26.09.2013 9:32 - солдат

Откуда пошло выражение...(продолжение)

Источник: Это шутливое выражение употребляется, когда хотим сказать, что мужа сейчас нет. Происхождение этой фразы точно до конца так и не выяснено. Одни знатоки языка утверждают, что это просто шутливая рифмовка, как например "ну - баранки гну".

28.02.2020 14:15 - next

Премия РБ — главное событие года в области спорта и букмекерства

Источник: Премия РБ - Международная премия в области букмекерства и спорта. Париматч - компания, участвующая в разных номинациях, включая "Амбассадор года".

09.09.2012 16:16 - солдат

Подготовка разведчика: система спецназа ГРУ

Источник: Пособие по подготовке военных разведчиков, действующих за линией фронта, в глубоком тылу врага, впервые выходит в открытой печати на русском языке. Его авторы, в прошлом бойцы спецназа ГРУ, дают здесь рекомендации

05.03.2014 11:04 - советский солдат

Родовая фамилия Юлии Тимошенко - Капительман

Источник: Настоящая родовая фамилия премьер-министра Украины Юлии Тимошенко - Капительман. Такие данные обнародовал на пресс-конференции в Киеве сегодня, 1 октября, бывший соратник

17.09.2016 9:10 - next

Как продвинуть свой сайт в интернете?

Источник: Самым трудоемким считается не само создание сайта. А вот продвижение и раскрутка своих страниц потребует намного больше сил и времени вебмастеров. И от таких затрат напрямую зависит популярность.

19.11.2017 9:17 - Сокол

26-летняя генеральша станет лицом Минобороны

Источник: 26-летняя российская телеведущая Россияна Марковская назначена на должность пресс-секретаря министра обороны РФ Сергея Шойгу, сама Марковская информацию подтвердила. Марковская родилась

05.04.2012 15:14 - endruse

Все самое-самое на планете

Источник: Интерес людей ко всему самому-самому прослеживается на протяжении всей истории человечества.

20.09.2012 22:55 - солдат

Занимательная фармакология

Источник: "ЯДИБИЛ" — последнее достижение немецкой фармакологии. Ни один лекарственный препарат прежде настолько не влиял на работу головного мозга как "Ядибил". Это лучший друг молодежи, в первую очередь тех, кто не хочет идти служить в армию.

28.07.2013 9:45 - 100/500

Павел Глоба: О будущем России

Источник: Он знает ответы на любые вопросы: что было, что будет и чем сердце успокоится? Причем частности не так важны. Назвался же Глобой - вот и мыслит глобально, в масштабах, так сказать, всей страны. И даже шире! Чернобыль, распад СССР, теракт 11 сентября в Америке, войны в Ираке и Ливии...

21.08.2012 7:33 - 100/500

Где еще живут "дикие" люди

Источник: Люди, о которых пойдёт речь в этой статье, умудряются игнорировать цивилизованный мир и жить так, будто на целом свете кроме них никогда никого и не было...Племя сентинельцев обосновалось на Северном Сентинельском острове

26.01.2012 13:13 - ёжик в тумане

Экстрасенс и целительница Джуна Давиташвили

Источник: Экстрасенс Джуна Давиташвили родилась в 1949 году в небольшом селе Урмия (Краснодарский край). В детстве девочка упала в колодец, где просидела около получаса. Маленькая Женя чудом оказалась жива и невредима.

09.05.2013 20:07 - 100/500

Интересные факты о Второй Мировой войне

Источник: Операция по высадке союзных войск в Нормандии в июне 1944 года готовилась в условиях строгой секретности. Незадолго до неё британская разведка была сильно озадачена кроссвордами в газете Telegraph, в которых то и дело появлялись кодовые слова операции. Среди них были Utah и Omaha —

26.11.2012 14:10 - свобода

Разбитое зеркало - плохая примета

Источник: Зеркало для многих является обычным предметом обихода. Оно есть в каждой женской сумочке или косметичке. Зеркала широко используются в интерьере помещений и размещаются практически в каждой комнате.

Вход

Заполните поле
Заполните поле
закрыть