На научный огонёк в Калининград заглянул доктор физико-математических наук, профессор, зав. отделом нейроинформатики Центра оптико-нейронных технологий Виталий Львович Дунин-Барковский и наш портал решил непременно с ним пообщаться! Представляем вам выборку самого интересного из нашего разговора. Здесь вы узнаете о том, зачем нам искусственный интеллект, что такое "бугорковые аттракторы" и как же можно решить проблему сознания у ИИ?

Кроме того, профессор провел две лекции в БФУ им. И. Канта в Калининграде на темы искусственного интеллекта и глубокого обучения, которые вы увидите совсем скоро!

[video src="https://youtu.be/44q2oUBSnZc"][/video] 

В наших новостях мы только и делаем, что пишем о новых экспериментах и исследованиях. Но давайте оглянемся назад и посмотрим, какие были наиболее значимые и интересные эксперименты в прошлом! А в первом выпуске мы расскажем о суевериях, наличие которых до определённого момента приписывали только людям. Именно это устоявшееся мнение разрушил в 1940 году американский психолог Беррес Фредерик Скиннер, заявив, что даже голубей сможет сделать "суеверными".

Небольшой спойлер: ему это удалось!

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=D30eM5O9FVg"][/video]

Видеозапись эксперимента Скиннера

Восемь голубей стали участниками уникального эксперимента. За несколько дней до «испытаний» учёные не баловали их обильной пищей, и к времени исследования у птиц была сильная мотивация в получении еды. По одному каждого голубя сажали в коробку, прозванную «ящиком Скиннера», в которой каждые 15 секунд открывалась шторка небольшого отверстия, где находилось лакомство. Всё, что надо было делать голубям – ждать. Но к этому они были не готовы, птицы связали случайные свои действия с получением еды и без устали повторяли только его, считая, что так шторка откроется быстрее.

Голубь в "ящике Скиннера"

"Одна из птиц поворачивалась против часовой стрелки, делая два-три оборота перед появлением еды. Другая все время тыкалась клювом в верхний угол клетки. Третья выработала "ответ", двигая головой вверх-вниз между воображаемыми прутьями. Две птицы совершали определенные движения головой и телом... Птицы каким-то образом реагировали на появление пищи и, как следствие, стремились повторить свою реакцию", - рассказал учёный.

Скиннер проводит один из своих экспериментов

Кроме того, Скиннер привел ряд аналогий: "Хороший пример - попытка повысить удачу при игре в карты. Всего несколько случайных совпадений между ритуалом и желаемым результатом создают и поддерживают соответствующее поведение, несмотря на множество неудач. Другой пример - это игрок в боулинг, который, бросив мяч, продолжает вращать рукой, как будто этим он контролирует движение мяча".

Во второй части эксперимента, учёный решил увеличить интервалы "появления" пищи. Для всех его увеличили с 15 секунд до минуты. И каждый голубь отреагировал примерно одинаково. Например, тот, что качал головой, начал это делать ещё более усердно, но в конце концов суеверное поведение сошло на нет и исчезло. И так произошло со всеми "испытуемыми".

Это исследование доказало раз и навсегда, что суеверия редко имеют под собой реальную основу, а не надуманные причинно – следственные связи. То, что даёт многим животным больше шансов выжить, может послужить и против них.

А теперь задумайтесь, даже зная это, сможете ли вы прийти на важную встречу не в «счастливой одежде» или лишний раз не постучать три раза по дереву и сплюнуть через плечо?

Анастасия Шешукова

Рита Леви - Монтальчини интересная фигура мира науки. Её фразы расходятся на цитаты (хоть и не всегда достоверно), а её вклад в науку действительно огромен! Как дань уважения журнал Scientific American опубликовал небольшой комикс - историю жизни этой великой фигуре. Специально для читателей портала "Нейротехнологии.рф", мы представляем его перевод.

Автор: Двейн Гудвин

Переведено специально для портала "Нейротехнологии.рф"

 - Супик?

- Нет...

- Котлетку?

- Нет... -

Стынет Юлечкин обед.

С. Михалков

Не любите изюм? Или может быть оливки? А возможно, список ваших нелюбимых продуктов настолько велик, что проще сказать, что вы едите? А вот французские учёные (кто, как не они) решили разобраться, где в нашем мозге живёт «привереда». Исследование опубликовали в Frontiers in Human Neuroscience.

«Чёрный список» продуктов может пополнятся из-за неприятного для человека запаха, вкуса или же аллергией, которая скорее учит его не есть что-то, чтобы после не было неприятных ощущений разного рода. Как правило, прошлые исследования фокусировали своё внимание на внешних проявлениях отвращения, а «нейрооснову» этой реакции не затрагивали.

В эксперименте приняли участие 332 добровольца: мужчины и женщины в возрасте от 16 до 74 лет. Каждый участник проходил несложный тест: оценивал свою любовь к различным продуктам (овощи, фрукты, мясо, сыр и другие) и объяснял причину поставленной оценки (непереносимость, аллергия, диета).

Затем учёные выбрали 30 человек и разделили их на группы «по интересам»: кто любит, и кто не любит сыр. Голодных испытуемых заставляли вдыхать аромат одного из шести сортов сыра (сыр том, чеддер, пармезан, сыр с голубой плесенью и другие) или любого другого, «нейтрального» продукта (огурец, арахис, паштет), а в это время делали МРТ. Дальше – хуже: ещё и картинки с едой показывали.

Активность базальных ядер "сыроненавистников"

Выяснилось, что на запахи реакция у обеих групп почти не отличалась, а вот при виде еды базальные ядра (бледный шар, чёрная субстанция и вентральный паллидум) «сыроненавистников» били тревогу, то есть были более активны, чем у любителей этого кисломолочного продукта.

Примечательно, что базальные ядра относятся к системе вознаграждения, но, возможно, при отвращении могут задействоваться другие типы дофаминергических нейронов.

Щекотка – неотъемлемая часть нашей жизни, при этом до сих пор неизвестно, как она заставляет нас смеяться, но при этом мы не можем сами себя пощекотать (на заметку: «самощекотание» - симптом шизофрении). И вот среди многочисленных новостей про депрессию и стресс, появилось одно забавное исследование, в котором щекотали мышей, а те радовались и с «визгами» гонялись за рукой учёного. Конечно, главным результатом стало не это, а то что «центр щекотки» отвечает ещё и за смех, чего не наблюдали раньше. Такую весёлую работу опубликовали в журнале Science.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=KnHtxknPVvg"][/video]

«Щекотка также связана с нашей способностью смеяться, играть, и чувствовать себя хорошо. Нейробиологи настолько одержимы исследованиями депрессии и тревоги, что редко можно найти работы о положительных эмоциях», - отмечает Шимпеи Ишияма (Shimpei Ishiyama), нейробиолог из Университета Гумбольдта в Берлине.

Предыдущие исследования открыли множество областей мозга, которые управляли реакцией на щекотку. Считалось, что одна из них, а именно соматосенсорная кора головного мозга, отвечает за ощущение, но не за смех.

«Новая работа показывает, что смех может быть вызван раздражением в этом регионе, а не через эмоциональные центры, как считали раньше», - говорит Элиза Ваттендорф (Elise Wattendorf), нейробиолог из Университета Фрибурга в Германии, не принимавшая участие в исследовании.

"Несмотря на то, что это был очень смелая идея, эксперименты показывают - крысы наслаждаются щекоткой," считает Ишияма.

Другие исследования показывают, что с помощью ультразвуковых «скрипов» (аналог человеческого смеха) животные выражают удовольствие. Мало того, что крысы стремятся вернуть щекотку, в центре вознаграждения их мозга активно выделяется дофамин. Именно эти грызуны лучше всего показывают классическое выражение положительных эмоций, свойственных для многих видов, в том числе собак, лисиц, ягнят, морских свинок, и детей.

Ишияма является экспертом в щекотке. Молодых самцов, которые, как правило, наиболее игривые, учёный одну – две недели щекочет на спине и животе, чтобы «испытуемые» привыкли к таким ощущениям. Позже, крысы начинают играть с рукой, гоняться за ней, чтобы «получить дозу щекотки».

После обучения, в соматосенсорную кору мозга грызунов вживили электроды для записи нейронной активности. Клетки увеличивали активность не только, когда было щекотно, но и после того, как крыса, «хихикая», гонялась за рукой. Это опровергает традиционное представление о том, что соматосенсорная кора не отвечает за поведенческие реакции.

Еще более удивительным было то, что произошло дальше: когда исследователи применили небольшое количество электрического тока на те же клетки, крысы начали «смеяться» в той же игровой форме, как при щекотке или погоне за рукой.

Кроме того, исследователи доказали, что и реакция на щекотку зависит от настроения. Так они поместили ночных грызунов на платформу и направили яркий свет. Оказалось, что «центр щекотки» в некомфортных условиях активизировался гораздо слабее даже при электронной стимуляции.

Интересно, что, если и крысы, и люди с детства не приучены к щекотке, они не получают удовольствия от этого. А также, сам Ишияма не любит щекотки, хотя именно этому посвятил бОльшую часть жизни.

Сначала мы можем управлять и чувствовать «роборукой», а теперь и парализованных обезьян ставим «на ноги»! Как это возможно, рассказывает журнал Nature.

На этой неделе нейроучёный Грегори Кортин (Grégoire Courtine) вместе с коллегами представили первый беспроводной имплантат мозга, который записывает сигналы и передаёт их на парализованную ногу, что позволило обезьянам с травмой спинного мозга вновь ходить.

«Животные не только восстановили скоординированные движения, но и функцию переноса веса, что тоже имеет немаловажное значение при передвижении. Это великая работа», - считает Гаурав Шарма (Gaurav Sharma), невролог, который работал над восстановлением функционирования рук у парализованных пациентов.

Конечно, подобные достижения достигаются чаще всего не «озарением», а долгой и кропотливой работой. Десять лет опыты в основном проводили на крысах. Кроме того, авторы исследовали нижнюю часть спинного мозга, где проходят электрические сигналы от головного мозга к конечностям. Затем они воссоздали эти самые сигналы у обезьян с «разделённым» спинным мозгом.

Микроэлектроды, имплантированные в мозг парализованных обезьян, могут расшифровывать сигналы, которые связаны с движением ног. Расшифровка передается к нижней части позвоночника, что привело в движение мышцы животных.

«Вся команда кричала, когда мы увидели результат», делится Кортин, который видел много подобных, но неудачных экспериментов.

Тем не менее, повторить то же самое с людьми пока невозможно, так как декодирование мозга человека гораздо сложнее.  

Сегодня вторник, а это значит, что мы продолжаем наш цикл материалов об устройстве такого неизученного и неповторимого человеческого мозга. И в нынешней статье речь пойдет об одной из самых загадочных его областей — гиппокампе.

Название с древнегреческого переводится, как «морской конёк» (ἱππόκαμπος), поскольку считается, что гиппокамп на него похож. Так что этот загадочный отдел мозга в родстве и с ипподромом, и с гиппопотамом. Конечно же, в этимологическом родстве.

На самом деле, это скорее две параллельно расположенные дуги, охватывающие поясом  ствол головного мозга. Собственно, гиппокамп — это часть лимбической системы, расположенной на лимбе (крае) верхней части ствола мозга.

Эти дуги связаны комиссуральными нервными волокнами (так называют нервные волокна соединяющие структуры правого и левого полушарий). Гиппокамп — одна из старейших систем мозга с точки зрения эволюции, но именно он остается одной из самых неизученных областей. Его по-прежнему окутывают тайны и гипотезы, и исследователи до сих пор во многом могут только предполагать, как работает гиппокамп.

Некоторые исследования показывали, что он отвечает за кратковременную память (подобно ОЗУ компьютера), и при удалении обеих частей гиппокампа у человека остается «неповрежденной» долговременная память, но он не способен запоминать новую информацию. Отсюда исследователи предположили, что «морской конек» так же участвует в «кодировании» краткосрочной памяти в долгосрочную во время сна. Опять же, пока не до конца понятно, как происходит это кодирование, и по какому принципу отбирается информация «достойная» долговременного хранения. Интересно также и то, что при удалении одной из частей гиппокампа способность к запоминанию не нарушается.

Существует гипотеза, что гиппокамп является «архиватором» воспоминаний, и работает примерно так же как мы на компьютере раскладываем файлы по папкам, называем их и запоминаем, как до них можно быстрее всего добраться. Поэтому зачастую, чтобы вспомнить какой-либо день, мы ориентируемся по деталям, которые замечали, так соединяются две функции гиппокампа: формирование воспоминаний и пространственно-временная ориентация. Впрочем, постепенно появляются работы, которые проливают свет на то, как работает гиппокамп во время запоминания нового. Более того, есть исследования, которые показывают, куда деваются из гиппокампа воспоминания при болезни Альцгеймера и как их можно вернуть.

Именно в этой области мозга находятся так называемые пространственные клетки (place cells) или клетки-решётки (grid cells). Часть из них возбуждается при определении человеком своего положения в пространстве, другие чувствительны к направлению движения и положению головы. За это открытие британо-американец Джон О’Киф и его бывшие аспиранты из Норвегии, Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры получили в 2014 году Нобелевскую премию по физиологии или медицине.

Джон О'Киф

Также гиппокамп помогает не сбиться с пути, и даже «вычислить» короткий путь. Любопытно, что исследование, проведенное в Лондоне в 2003 году, показало, что гиппокамп лондонских таксистов больше, чем у обычного человека, но до сих пор непонятно: крупный гиппокамп помогает стать таксистом или он развивается при постоянном поиске пути (про эту работу можно услышать в лекции Марии Фаликман на нашем портале). Это заставляет задуматься: стоит ли так часто пользоваться навигаторами, и не деградирует ли наш гиппокамп при этом?

Кроме того, стимуляция различных областей гиппокампа может привести к практически любой поведенческой реакции: удовольствию, ярости, пассивности, половому возбуждению. Больные при гиппокампальных приступах страдают от психомоторных эффектов, включая обонятельные, зрительные, слуховые, тактильные и прочие галлюцинации, которые невозможно подавить.

А повреждение гиппокампа ведет к сни­жению эмоциональности, инициативности, замедлению скорости ос­новных нервных процессов, повышаются пороги вызова эмоциональ­ных реакций.

Возможно, такой «букет» функций гиппокамп приобрел на ранних стадиях развития, когда ему приходилось отвечать за множество необходимых для выживания реакций.

Анастасия Шешукова

Можно ли управлять электрическими приборами силой мысли? Конечно! Человек уже может одним только мысленным усилием включать-выключать бытовые приборы, набирать текст на экране компьютера, или даже управлять протезом. Как? Расскажем в сегодняшнем выпуске.

Эта технология получила название интерфейс мозг-компьютер (ИМК), он же нейроинтерфейс. В её основе лежит метод электроэнцефалографии — регистрации электрической активности мозга прямо с кожи головы.

Отголоски информационной деятельности нервных клеток регистрируются с помощью электродов, прижатых к коже головы, усиливаются в миллион раз и расшифровываются с помощью математического анализа.

Далее с помощью алгоритмов обработки происходит синхронизация с любым управляющим устройством или компьютерным приложением. Интересно, что не всегда мысли совпадают с реальными движениями. Иногда человек должен подумать, как поднимает правую ногу, а роборука в этот момент сожмёт пальцы в кулак. Так же и с роботами: если хочешь, чтобы он поехал, например, влево - надо максимально сконцентрироваться на нём, а не просто представлять себе его движение. 

Елена Кузиленкова

Специально для портала "Нейротехнологии.рф"

В прошлом выпуске мы писали о полосатом теле – одном из базальных ядер. А над базальными ядрами находятся желудочки, о которых и рассказываем сегодня.

Думаем, многие знают о спинномозговой жидкости (или ликворе), которая обволакивает головной мозг и «протекает» в спинном. Интересно, что синтезируется и «хранится» она как раз в этих самых желудочках. Они вырабатывают около 50-70% ликвора, остальное остаётся "на совести" глимфатической системы. Всего в человеке 140-270 мл жидкости, а полностю она обновляется 4 раза в день.

Всего их 4. Боковые желудочки (1 и 2 - ventriculi laterales) расположены по одному в каждом из двух больших полушарий головного мозга. Они соединяются с третьим желудочком (ventriculus tertius), который лежит на средней линии промежуточного мозга - между двумя половинами промежуточного мозга, - через межжелудочковые отверстия (отверстия Монро). Полость этого желудочка связана с четвертым желудочком посредством мозгового (сильвиева) водопровода, пронизывающего средний мозг. "Дно" четвертого желудочка (ventriculus quartus) образуют мост и продолговатый мозг, а "крышу четвертого желудочка" - мозжечок.

Но эти «пузыри» не полые внутри, там находятся сосудистые сплетения, непосредственно вырабатывающие ликвор, выстланные клетками эпендимы, которая выполняет в ЦНС (центральной нервной системе) разграничительную, опорную и секреторную функции.

Стенка желудочка. Тёмно-синяя полоска - эпендима

Наиболее распространённым и страшным заболеванием, связанным с желудочками – это гидроцефалия. Она представляет собой болезнь, при которой увеличивается объем мозговых желудочков, иногда – до внушительных размеров. Симптомы этого заболевания проявляются по причине избыточной выработки ликвора и скопления этого вещества в районе полостей мозга. Чаще всего данное заболевание диагностируют у новорожденных, однако иногда оно встречается и у людей других возрастных категорий.

Кроме того, бывает и такая патология, как вентрикуломегалия – увеличиваются полости мозговых желудочков (чаще всего боковых). Основной причиной развития данного процесса являются аномалии хромосом в организме беременной женщины. Поэтому чаще всего патология наблюдается у детей, больных синдромами Тёрнера и Дауна. К второстепенным причинам развития недуга относятся всевозможные инфекции.  Интересно, что увеличение желудочков влияет не только на структуру мозга, но и сердца.

Для диагностики различных патологий работы желудочков мозга используют магнитно-резонансную или компьютерную томографию.

Шешукова Анастасия

Специально для портала "Нейротехнологии.рф"

Не расстраивайтесь, если частенько ощущаете себя конформистом. Человеческой природе это свойственно и никуда от этого не деться. Представим ситуацию, которая знакома каждому - группа людей принимает совместное решение, но почему-то лишь позже участники понимают, что хотели совсем не того. Парадокс. Только и всего! Описан он был Джерри Харви в его статье 1974 года.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=CbAk239G7O4"][/video]

National Geographic, "Brain Games"    

Дело было в Техасе. Одним солнечным июльским днём Джерри Харви взял в руки газету и прочитал там презабавный анекдот:

«В один жаркий техасский вечер некая семья играла в домино на крыльце до тех пор, пока тесть не предложил съездить в Абилин отобедать. Жена сказала: «Звучит неплохо». Муж, несмотря на то, что поездка обещала быть долгой и жаркой, произнёс: «По-моему, неплохо. Надеюсь, что и твоя мама не откажется». Тёща же ответила: «Конечно, поехали! Я не была в Абилине уже давно». Дорога была жаркой, пыльной и долгой, город некрасивый, а еда невкусной. Спустя четыре часа семья, измученная, вернулась домой.
Один из них произнёс неискренне: «Верно, неплохая была поездка?». Тёща на это сказала, что, честно говоря, она лучше осталась бы дома, но не хотела расстраивать остальных. Муж сказал: «Я был бы рад никуда не ездить, поехал лишь чтобы доставить остальным удовольствие». Жена произнесла: «А я поехала, рассчитывая на радость остальных. Надо было быть сумасшедшим, чтобы добровольно отправиться в эту поездку». Тесть добавил: «Мне показалась, что всем скучно, вот я и предложил развеяться». Так и сидели они, ошеломлённые тем, что потратили все силы на то, чего никто не хотел. Каждый из них предпочёл бы спокойно наслаждаться тем днём».

В честь этой шутки явление и назвали «Парадоксом Абилина».

Этот феномен является примером группового мышления. Социальные сдерживающие факторы часто подавляют проявление истинных чувств и реализацию желаний отдельного индивидуума. 

На "абилинские грабли" люди попадаются совсем не редко. Согласно одному исследованию в 90-е, в котором принимали участие топ-менеджеры и директора крупных компаний. Большинство из них крайне редко высказываются против политики своих фирм, так как считают, что все остальные эту политику поддерживают. И это вне зависимости от собственного отношения. То есть довольно часто вроде на самом деле все "против", но голосуют "за". В результате группа умных людей дружно принимает глупые решения.

Складывается некое ощущение несерьезности такого феномена. Обратимся же и к другой стороне. Парадокс Абилина может привести к серьезным, и даже трагическим последствиям. Считается, что катастрофа американского космического корабля «Челленджер» в 1986 году, как раз следствие этого парадокса. При расследовании причин крушения выяснилось, что руководители НАСА приняли тогда весьма странное решение. Производитель ускорителей предупреждал, что старт в тех условиях (тогда резко упала температура воздуха) может быть небезопасным. Если бы решение было за одним человеком, он, вне всякого сомнения, отложил бы старт. Но руководить программой полетов должна была специальная комиссия, и кто-то из ее членов высказался в том духе, что отсрочка старта может сломать график полетов, а все члены комиссии охотно согласились с этим доводом. Потом они дружно рассказывали, что каждому по-отдельности приходила в голову простая мысль, что возможная катастрофа тоже сломает график стартов. В то время, когда группа людей уже попала в психологическую западню, то логика перестаёт работать.

По мнению исследователя Джаниса, эти грубейшие ошибки- результат определенной тенденции, свойственной принимающим решения группам: подавлять инакомыслие в интересах единства группы. Этот феномен Джанис назвал «огруппленным мышлением» (groupthink).                

Нет точного и стопроцентного рецепта для избежания подобных инцидентов, но постарайтесь запомнить эту небольшую истину: вы можете знать только свои мысли. О мыслях других вы можете только догадываться.

P.S. Исполняйте свои желания и честно говорите об этом. Этим вы сделаете жизнь лучше и себе, и другим.

Виктория Вежбицките

Специально для портала "Нейротехнологии.рф"

Вот и настало время нашего цикла творческих статей. В прошлом выпуске мы рассказали о природе нейронов. А в сегодняшнем покажем, как это работает в нейротехнологиях.

Что такое бионические протезы? 

Бионические протезы — это самый прогрессивный в настоящее время вид протезов. Эти электронные приборы изготавливаются из искусственных материалов, но человек может управлять ими при помощи собственного мозга и нервной системы.

Передача нервного импульса на протез. Механизм

Из прошлого выпуска вы помните, как зарождается импульс. Тут нет ничего нового. Самое интересное начинается на соединении «человека и машины». После ампутации конечности в организме все равно остаются двигательные нервы, которые ее контролировали. Эти остатки нервов можно хирургическим путем приделать к маленькому участку какой-нибудь крупной мышцы (это и называется реиннервацией). Кроме того, существует даже целевая сенсорная реиннервация, позволяющая чувствовать прикосновение, температуру и давление. Работает она также, только теперь нервы «направляют» на кожу той же грудной клетки.

1. Мозг отправляет сигнал куску грудной мышцы, к которой присоединили нерв, шедший раньше к пальцам.

2. Сигнал фиксируется электродами, которые отправляют импульс по проводам в процессор внутри механической руки.

Электромиография – именно эта технология позволяет регистрировать разность электрических потенциалов, возникающих при работе мышцы.

3. После чего сигнал передается к нужной части протеза, и эта часть двигается.

 Елена Кузиленкова

Специально для портала "Нейротехнологии.рф"

Как и обещали, сегодня мы рассказываем о втором базальном ядре мозга – полосатом теле (corpus striatum). Не удивительно, что оно именно «полосатое», ведь состоит из слоёв белого и серого вещества и в поперечном разрезе окрас как у зебры.

Это область мозга состоит из хвостатого ядра (nucleus caudatus), чечевицеобразного ядра (nucl. lentiformis) и ограды (claustrum).

Чечевицеобразное ядро, как уже понятно, похоже на зерно чечевицы. Небольшие прослойки белого вещества делят его на три части (ядра):

- скорлупу чечевицеобразного ядра (putamen) ;

- латеральный бледный шар (globus pallidus lateralis);

- медиальный бледный шар (globus pallidus medialis).

Ограда расположена кнаружи от чечевицеобразного ядра. Она представляет собой пластинку серого вещества толщиной до 2 мм.

А следующим слоем обволакивает хвостатое ядро, внешне похожее на гиппокамп.

Полосатое тело получает афферентные импульсы (от периферической нервной системы к центру) главным образом от таламуса, отчасти от коры, посылает же эфферентные (от центральной нервной системы к периферической) импульсы главным образом к бледному шару.

Полосатое тело в настоящее время считают высшим подкорковым регуляторно-координационным центром двигательного аппарата.

В полосатом теле, согласно некоторым экспериментальным данным, находятся также высшие вегетативные координационные центры, регулирующие обмен веществ, теплообразование и тепловыделение, сосудистые реакции.

Выяснили, что электрическое низкочастотное раздражение хвостатого ядра меняет поведение животного — возникает дремота и сонное состояние и удлинение времени реакции нейронов коры больших полушарий.

Полосатое тело регулирует мышечный тонус, уменьшая его; участвует в регуляции работы внутренних органов, играет свою роль в различных поведенческих реакциях (например, пищедобывающее поведение); участвует в формировании условных рефлексов.

При поражениях полосатого тела у человека наблюдаются атетоз (стереотипные ритмические движения конечностей) и хорея (сильные неправильные движения, совершающиеся без всякого порядка и последовательности и захватывающие почти всю мускулатуру, второе название - «пляска святого Витта»). И атетоз, и хорея рассматриваются как результат выпадения тормозящего влияния, которое оказывает полосатое тело на бледное ядро.

Хорея или "пляска святого Витта"

Также при повреждениях полосатого тела наблюдается значительное усиление безусловных рефлексов — оборонительных, ориентировочных и др. Значительно усилены и вспомогательные движения, сопровождающие каждое основное движение (это усиление вспомогательных движений носит название гиперкинеза). Одновременно расстраивается тонус мышц, обычно в сторону понижении его — гипотонуса.

Поражение полосатого тела может выражаться в синдроме Туретта. 
Нейроны полосатого тела погибают при болезни Паркинсона. 
При повреждении нейронов в полосатом теле перестаёт вырабатываться дофамин,отвечающий за двигательные функции в 
человеческом организме. 
Так же стриатум (как и другие структуры мозга в дальнейшем) поражается при Болезни Хангтингтона.

Раньше исследователи считали, что стриатум уже в 15 лет достигает пика своей активности, но работа 2015 года показала, что настоящее взросление начинается на 10 лет позже – к 25 году жизни. В то время, когда молодые люди начинают полностью самостоятельную жизнь. Учёные предполагают, что «гиперактивность» полосатого тела продолжается до 30 лет.

Еще одна интересная работа была проведена в 2014 году, где группа исследователей из Норвежской школы экономики выяснила, как мозг реагирует на ситуацию, когда оплата нашего труда не «покрывает» усилия.

В исследовании приняло участие 48 мужчин в возрасте от 20 до 33 лет, средний возраст составил 24,8 года. Все участники должны были выполнять монотонную офисную работу (запечатывание конвертов с письмами и заполнение базы данных), при фиксированной оплате за один час труда. Испытуемые всегда работали в парах, выполняя задание в течение 30, 60 или 90 минут, но так, чтобы сумма рабочего времени в паре составила 120 минут. После окончания эксперимента участникам выплатили заработанные ими деньги. Проблема заключалась в том, что сумма, положенная партнерам за два часа работы, не всегда распределялась справедливо.

В процессе исследования ученые фиксировали нейронную активность стриатума в ответ на подобную ситуацию. Результаты показали, что, если человек получал честно заработанную сумму, активность полосатого тела никак не изменялась. Если же денег было меньше или больше — прибор фиксировал всплеск нейронной активности.

Интересно, если человек понимает, что его коллега получает большее вознаграждение за аналогичный труд, его мотивация снижается, и наоборот — чувство, что работа переоценена, дает еще большее желание трудиться. 

Анастасия Шешукова

Специально для портала "Нейротехнологии.рф"

Каждый из нас постоянно видит в интернете: «из-за классической музыки коровы дают больше молока» или «наш мозг работает лишь на 10%, как задействовать весь его потенциал» и прочее. Мы решили выяснить, чему можно верить, а чему нет. А начнём мы с очень известного и популярного, а именно эффекта плацебо. Это, пожалуй, самое удивительное явление в медицине. В теории всё просто – он основывается на целенаправленном или неосознанном внушении врачом или экспериментатором, что определенный фактор (препарат, способ действий) должен привести к желаемому результату. Как работает этот эффект, кто первооткрыватель и не миф ли это, постараемся разобраться вместе.

Для начала давайте посмотрим отрывок из очень популярного фильма «Гарри Поттер и Принц-полукровка». Именно здесь отлично продемонстрировано, как работает эффект плацебо. 

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=-Se4Qo4-yyQ"][/video]

Финал этого эпизода такой - Гарри признаётся, что ничего не подмешивал другу, и Рон справился исключительно своими силами. Удивительно, но это не волшебство, а сама реальность. 

Врачи и целители использовали плацебо с незапамятных времен. До эпохи Просвещения было сложно отделить магические ритуалы от работающих методов, так что «пустышками» было большинство «лекарств». Один из отцов-основателей и третий президент США Томас Джефферсон писал в дневнике, что знакомый чрезвычайно успешный врач «использовал хлебные шарики, капли из подкрашенной воды и порошок из сожженных орехов пекан чаще, чем все другие лекарства вместе взятые».

Термин «эффект плацебо» ввёл в американский врач Генри Бичер в 1955 г. В своей статье «Мощное плацебо» он писал о солдатах, которым вместо закончившегося морфия вкалывали физраствор (при условии, что они были уверены, что это наркотик). На удивление, военные уверяли всех, что боль проходит.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=z03FQGlGgo0"][/video]

Постепенно ученым и медикам стало ясно, что игнорировать эффект плацебо при разработке и применении новых препаратов нельзя. Более того, в 2013 году исследователи из Оксфордского и Саутгемптоновского университетов выяснили, что 97% британских врачей хотя бы раз в жизни назначали пациентам «пустышки». 

Интернет-издание ScienceDaily рассказывает о недавнем исследовании, которое провели аспирант Университета Колорадо в Боулдере (University of Colorado at Boulder) Скотт Шафер (Scott Schafer) и Тор Вейджер (Tor Wager), доцент кафедры психологии и неврологии, директор Лаборатории когнитивной и аффективной нейронауки при Университете Колорадо. В этом исследовании ученые попытались найти ответ на вопрос, как и когда эффект плацебо работает, а когда – нет.

Во время своего исследования, они прикладывали керамический «нагреватель» к предплечью испытуемых. Ученые нагревали устройство до 44,7 градусов Цельсия, то есть достаточно сильно, чтобы вызвать у добровольцев неприятные ощущения, но при этом недостаточно для возникновения ожога. Затем на пораженные участки кожи наносился обезболивающий гель. Позже, не оповещая испытуемых, ученые изменяли температуру нагревательного элемента. Чтобы усилить эффект, участников попросили прочитать о воздействии лекарственного препарата и указать, были ли у них проблемы с печенью, а также принимают ли они какие-либо другие лекарственные средства.

На самом деле лечение участков кожи, пораженных теплом, проводилось вазелином, смешанным с синей пищевой краской. Эта смесь была упакована в фармацевтический контейнер от официального лекарственного средства. Шафер рассказывает, что участники считали, что лечение эффективное и облегчает боль. После этого процесса у испытуемых возник стойкий эффект плацебо. Затем ученые сообщили участникам о фиктивном лечении и протестировали болевые ощущения при проведении лечения средней интенсивности и без лечения. Даже когда испытуемые узнали, что лечение, которое проводится, фиктивное, они сообщали о том, что испытывают уменьшение боли.

Как раз это интереснее всего: эффект плацебо может работать, даже если вы о нем знаете. Учёные из Гарвардского университета провели исследование 80 больных, страдавших от синдрома раздраженного кишечника. Половине из них не выписали никаких препаратов, в то время как остальным пациентам предложили принять пустышки, на упаковке которых так и было написано: Placebo. При этом медики акцентировали внимание на том, что выписывают им «таблетки плацебо». И что вы думаете? К концу испытания многие испытуемые действительно почувствовали себя лучше. Да вот только в группе, принимавшей пустышки, их было в два раза больше, нежели в контрольной.

В ходе экспериментов ученые выяснили, что существует и анти-эффект. Немецкие и английские исследователи сканировали мозг людей, которым дали болеутоляющие средства. Половине группы сказали, что они выпили очень сильный препарат, в то время как другим пациентам заявили, что они принимают плацебо. Люди, считавшие, что они получили обезболивающее, вскоре испытали признаки облегчения. В то же время на пациентов, уверенных в том, что они приняли плацебо, реальные болеутоляющие никак не подействовали. Проще говоря: наши ожидания от лечения во многом определяют его успех.

Еще одно очень наглядное испытание. Исследователи из Университета Цинциннати провели тест на 12 пациентах с болезнью Паркинсона. Они дали каждому пациенту плацебо, сказав, что это — эффективное лекарство, которое поможет им справиться с недугом. Да вот только некоторым из них медики еще невзначай заявили, что их таблетки стоят в 15 раз дороже, чем альтернативное лекарство. Догадываетесь, какие результаты были получены? У пациентов, которым было выписано «дорогое лекарство», улучшение состояния происходило быстрее, чем у людей, принимавших его «дешевый» аналог.

Также на положительное самочувствие и самоисцеление людей влияет и торговая марка лекарственных препаратов. Доказано, что, если производитель широко разрекламирован и известен, плацебо в его упаковке действительно будет действовать лучше, нежели такая же пустышка, преподнесенная в невзрачной коробочке.

Кстати, эта «тактика» действует и в случаях с покупкой еды, одежды и даже косметики. Не раз проводили такой эксперимент: дорогое вино наливали в не очень красивую, «дешёвую» коробку и наоборот. Все испытуемые в один голос утверждали, что вино в дорогой, красивой бутылке гораздо вкуснее якобы дешёвого.

Прием плацебо с каждым годом приносит все более убедительные результаты. В первую очередь это относится к антидепрессантам, успокоительным и обезболивающим лекарствам. Сегодня, согласно данным многочисленных исследований, плацебо работает более эффективно, чем, например, 20 лет назад. Специалисты связывают этот факт с тем, что сейчас пациенты начали относиться к медикам и современным методам лечения с большим доверием.

Сложно представить, но существуют даже хирургические операции, рассчитанные на эффект Плацебо. То есть, никакого медицинского вмешательства, а эффект есть! Из истории известно, что раннее распространенная операция Фиески (Fieschi's operation) по двусторонней перевязке внутренних грудных артерий, с целью «улучшения» кровотока в области сердца, при болях за грудиной, была бесполезна, хотя четверть пациентов чувствовали улучшение после нее. Процедуру было легко подделать, что и сделал молодой кардиолог из Сиэтла через 20 лет после того, как операцию уже широко использовали во всем мире. Её провели лишь 9 пациентам из 17, а самочувствие улучшилось у всех испытуемых.

Подготовили: Виктория Вежбицките

Анастасия Шешукова

У нас на портале очень часто выходят новости и материалы о нейронауках. "Но сайт называется "Нейротехнологии", - спросите вы и будете правы. Мы решили исправить эту погрешность. С сегодняшнего дня мы рассказываем о нейрофизиологии, не только весело, красочно и интересно, но и связываем каждый процесс, происходящий в нашем мозге, с технологией. Для удобства восприятия и, главное, понимания, мы раз в две недели будем выпускать материал: сначала нейронаука, через следующие две недели - нейротехнология и так далее. А пока, добро пожаловать в красочный и безумно интересный мир, где живут самые важные "существа". 

Привет! Я маленькая, но очень важная часть нервной системы. Называйте меня нейрон, просто нейрон.

У меня есть дендриты. Они помогают мне получать информацию.
У меня есть аксон. Он отправляет сигнал к моим братьям.
А на что способно моё тело – сома? Оно суммирует и анализирует информацию и даже создает вещества для аксона и дендритов.
 

Кстати, познакомьтесь с моими братьями по количеству отростков:
- Нейрон униполярный
- Нейрон биполярный
- Нейрон псевдоуниполярный
Мы очень дружная и большая семья. В организме человека уживаются около 86 миллиардов нейронов.

Прежде чем поговорить о рождении нервного импульса, я бы хотел познакомить Вас с виновниками торжества!

- ионы К+ 

Моя мембрана достаточно проницаема для ионов К+. Скажу по секрету, их концентрация внутри аксона в 20-50 раз выше, чем во внешней среде. Ионы К+ стремятся покинуть клетку, чтобы уравнять внешнее и внутреннее соотношение.

- главные внутриклеточные анионы - белки и нуклеиновые кислоты

А вот они вообще не могут выходить наружу. Избыток анионов создает отрицательный электрический заряд, ограничивающий дальнейшее выравнивание концентраций ионов К+.

- ионы Na+
Проницаемость для ионов Na+ составляет лишь 1/20 по сравнению с проницаемостью для ионов К+.

- ионы С1–
Этих ребят много во внешней среде, но проходят через мембрану очень медленно. Ради плохо проникающего Na+, они должны остаться снаружи, чтобы сбалансировать электрический заряд. Но они очень стремятся попасть в клетку по градиенту концентрации.

А теперь я расскажу вам, как проходит рождение импульса.

Даже когда я совершенно спокоен, моя мембрана остаётся заряженной. Заряд совсем небольшой и отрицательный. Разница зарядов с двух сторон мембраны, находящейся в состоянии покоя, получила название потенциал покоя. Сама же мембрана, оказавшись между отрицательным и положительным полюсами, является поляризованной.

И тут приходит импульс …

Его приход даёт ионам натрия «зеленый свет», и они стремительно проникают в клетку. Положительный заряд снаружи стремительно падает, суммарный положительный заряд внутри возрастает. Происходит деполяризация - быстрое снижение потенциала покоя до полного его исчезновения. Процесс проходит очень быстро и заряд внутри клетки становится положительным.
Затем весь находящийся в клетке калий лавинообразно покидает цитоплазму, переходя во внеклеточное пространство. Снаружи снова начинает нарастать положительный заряд, как бы возвращая прежнюю расстановку электрических «сил». Происходит реполяризация мембраны - возвращение потенциала покоя.

Потом калиево-натриевый насос начинает «выкачивать» из клетки натрий, а калий «вталкивать» обратно в клетку из внешней для нее среды.

И тут моя самая любимая часть. Далее по мембране всего волокна мы запускаем волну деполяризации-реполяризации. Эта волна получила название потенциала действия. Потенциал действия доходит до нервного окончания и передает информацию о стимуле на мышцу или соседний нейрон. И так мы ждём следующего рождения импульса …

Передача информации происходит между нейронами в месте их соединения, которое называется синапсом.

Соответственно нейрон, передающий сигнал, называется пресинаптическим, а принимающий нейрон – постсинаптическим.

Нервный импульс, достигая окончания пресинаптического нейрона, вызывает выделение в синаптическую щель. Из синаптических пузырьков выделяются нейромедиаторы – химические вещества, передающие нервный импульс к следующему нейрону.

Ну, вы же помните, как происходит передача импульса между нейронами? Когда нервный импульс переходит с нейрона на мышцу, то потенциал действия распространяется по поверхностной мембране мышечного волокна.
Затем по идущим внутрь клетки мембранам, выстилающим поперечные трубочки (Т-трубочки). По сути импульс – это вода, текущая по трубам.
Распространение волны деполяризации по поперечным трубочкам вызывает деполяризацию мембран цистерн продольных трубочек саркоплазматического ретикулума.
Эта деполяризация приводит к выходу ионов кальция из цистерн ретикулума. Затем кальций взаимодействует с сократительными белками, что запускает процесс сокращения мышцы и человек может, например, поднять рукуи или даже напечатать этот текст и нарисовать иллюстрации.

Подготовила: Елена Кузиленкова

Александра Каптур

Специально для портала "Нейротехнологии.рф"

Когда мы писали о височных долях головного мозга, то не сказали об одной важной, но всё же несколько обособленной части – миндалевидном теле. Оно находится внутри обеих височных долей полушарий, ближе к центру мозга за что и получило название одного из базальных (подкорковых) ядер. О втором крупном ядре – полосатом теле - мы расскажем на следующей неделе.

Что ж, вернёмся к нашей миндалине. Corpus amygdaloideum по форме и по размерам напоминает небольшую косточку миндаля (около 10 мм), находящегося перед гиппокампом. Эта область связана с обонятельными центрами и лимбической системой (именно она координирует эмоциональные, мотивационные, вегетативные и эндокринные процессы).

Миндалина состоит из нескольких ядер: кортикальные и медиальные участвуют в обработке вкусовой и обонятельной информации, а базолатеральные ядра включены в регуляцию эмоционального поведения (возможно, поэтому обоняние и вкус так тесно связаны с эмоциями). Миндалевидное тело обладает широкой системой двусторонних связей с разными частями мозга: с лобной корой, обонятельной и вкусовой системами, поясной извилиной, таламусом и стволом мозга.  Известно, что именно Corpus amygdaloideum участвует в поддержании внимания по отношению к эмоционально значимым стимулам. Она играет ключевую роль в распознавании эмоциональной значимости объекта, с которым сталкивается человек, участвует в обучении и различении благоприятных и опасных ситуаций.

По одной из теорий сенсорная информация из окружающей среды попадает в таламус, где она разделяется: часть направляется в кору для «обдумывания» и вынесения рациональной оценки, а часть «коротким путем» отправляется в миндалину. В миндалине эта информация быстро сравнивается с предыдущим эмоциональным опытом и дается мгновенная эмоциональная реакция. Именно поэтому, гуляя по лесу и увидев под ногами что-то черное и продолговатое, мы моментально в страхе отскакиваем в сторону, и лишь потом осмысляем, была ли это змея, или кусок кабеля.
В миндалинах обезьян найдены нейроны, реагирующие на эмоциональные выражения «лиц» сородичей. Причем разным выражениям соответствуют разные нейроны. Предполагают, что миндалина играет ключевую роль в распознавании эмоционального состояния окружающих. Эти выводы подтверждаются экспериментами с людьми: при демонстрации фотографий лиц, выражающих эмоции, этот участок мозга приходил в возбуждение.

Недавнее исследование показало, что люди могут научится «отключать» миндалевидное тело для борьбы с различными фобиями.

Один из самых известных случаев, связанных с нарушением работы миндалевидных тел (а точнее их отсутствие) был описан в журнале Current Biology в 2011 году. Женщина, называемая SM, в детстве потеряла обе миндалины в следствие редчайшей болезни Урбаха – Витте (за 87 лет с открытия этой болезни зарегистрировано лишь 300 случаев). Из-за этого недуга она перестала распознавать страх на лицах людей и не способна нарисовать испуганное выражение. Её не испугали ни страшные фильмы («Молчание ягнят», «Звонок», «Сияние»), ни заброшенный туберкулезный санаторий, ни резкие громкие звуки. Кроме того, женщина отметила, что ненавидит пауков и змей, но это не помешало ей взять одну в руки, кроме того пациентка была готова прикоснуться к паукам-птицеедам.

«При отсутствии миндалевидного тела «сигнал тревоги» в мозге, очевидно, не срабатывает, — рассуждает участник исследования Джастин Фейнстейн, представляющий Айовский университет. — Эта женщина прекрасно понимает, чего следует остерегаться, но не соблюдает запреты. Удивительно, что она ещё жива».

К слову, есть исследователи, которые считают этот случай недостаточно надёжным подтверждением функций и значение миндалевидного тела.

По словам сотрудницы Нью-Йоркского университета Элизабет Фелпс (Elizabeth Phelps), также работавшей с людьми, у которых функции миндалевидных тел были нарушены, способность испытывать страх у её пациентов сохранялась.

«Мне кажется, коллеги спешат с выводами, — говорит г-жа Фелпс. — Впрочем, различия могут быть обусловлены тем, что миндалевидные тела отказывают в разном возрасте».

В заключение хотим сказать, что хоть и есть обзорная монография из пятисот страниц «The Human Amigdala» (2007 г.), но многое в работе миндалевидного тела до сих пор остается загадкой.