Нейрон монро приблизил эру чтения снов
Человек способен упрочнением воли регулировать активность конкретного нейрона в коре собственного мозга. Это открытие американских исследователей не только проливает свет на тонкости работы мозга, но и даёт надежду на появление техники, талантливой визуализировать сны людей, видения психически больных либо мысли парализованных.
Сегодняшний опыт корнями уходит в 2005 год. Тогда невролог Кристоф Кох (Christof Koch) из Калифорнийского технологического университета (Caltech) и доктор наук нейрохирургии Ицхак Фрид (Itzhak Fried) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (UCLA) установили, что признанием той либо другой знаменитости в мозге управляют отдельные клетки.
Тот опыт был важным подкреплением теории о «клетке бабушки» (Grandmother cell). Она гласит: в мозге имеется единичные нейроны, важные за реакцию человека на абстрактные понятия, конкретные достопримечательности, отдельных людей, среди них и собственную бабушку, что дало наименование.
Записывая, какие конкретно нейроны включаются при обдумывании тех либо иных понятий, возможно позже попытаться восстанавливать слова и (мысленные образы картинки), фиксируя нейронную активность в «верных» участках коры.Но, не обращая внимания на множество очень впечатляющих опытов для того чтобы замысла, до полновесного чтения любых мыслей учёным ещё на большом растоянии (иллюстрация с сайта klab.caltech.edu).
Так в языке исследователей показались «нейрон Холли Берри», «нейрон Эйфелевой башни» и без того потом. Наряду с этим эти нейроны активировались не только при действии соответствующего визуального стимула, но и при произнесении вслух имени/заглавия объектов и в том случае, если испытуемый сам думал о них.
Открытие «нейронов бабушки» не очень сильно помогло в понимании механизмов узнавания. Последовательность учёных всё равняется склоняются к мысли, что эти клетки являются только главным звеном в громадной нейронной цепочке, занимающейся декодированием информации. Но нахождение таких нейронов проложило дорогу к новому опыту, давшему куда больше пищи для размышлений.
Сейчас Кох, Фрид, выпускник калифорнийского технологического Моран Серф (Moran Cerf) и последовательность их сотрудников воспользовались любезностью двенадцати больных эпилепсией. Дабы отыскать в их мозге источники припадков, медики имплантировали больным комплект электродов в медиальную височную долю, связанную с эмоциями и памятью. Учёные решили узнать, как трудятся клетки в этом регионе при просмотре разных изображений.
Сперва экспериментаторы опросили добровольцев, распознав их интересы. Потом исследователи составили для каждого комплект из 100 изображений, на каковые человек реагировал самый отчётливо. Показывая картины подопытным, учёные искали корреляцию между ними и сильным откликом единичных нейронов.
Из каждой много нашлось приблизительно с дюжина явных совпадений, другими словами десять «нейронов бабушки». Потом исследователи трудились всего с четырьмя из них.
В следующей фазе опыта добровольцев просили думать о конкретных снимках, к примеру Мэрилин Монро, а активацию «нейрона Монро» переводили в перемещение курсора на экране. Так человек приобретал обратную сообщение и обучался произвольно усиливать мысли о выбранном объекте.
Кстати, строго говоря, любой нейрон, который связан с тем либо иным объектом, являлся представителем целой группы клеток, откликающихся на конкретный стимул. Легко учёные упростили задачу, рассуждая о единичных нейронах.
Схема опыта. Всего больным были имплантированы 64 электрода, но авторы опыта сосредотачивали внимание на четырёх каналах, соответствующих четырём знаменитостям.Регистрируя частоту всплесков активности в этих «нейронах бабушки», электроника давала команду на проявление того либо иного изображения на экране (иллюстрация Moran Cerf, Christof Koch, Itzhak Fried/Nature).
По окончании первой тренировки условия опыта усложнили. В то время, когда доброволец, сидя перед безлюдным экраном, начинал думать о Монро, компьютер выводил на дисплей её снимок, но тут же микшировал с отвлекающим изображением, к примеру Майкла Джексона.
Игра начиналась с равновесной смеси двух полупрозрачных кадров. Задача испытуемого — упрочнением воли сделать портрет Монро более броским, а портрет Джексона — растворить.
Испытуемые нашли собственные стратегии для выигрыша: кое-какие о снимке, другие повторяли имя персонажа вслух либо сосредотачивали взгляд на конкретной подробности изображения. В любых ситуациях успешными были 70% из 900 попыток.
Произвольно руководя интенсивностью сигналов, выдаваемых «нейроном Монро», испытуемые обучались проявлять её изображение на экране, затушёвывая соперничающий образ силой мысли (иллюстрация с сайта gizmag.com).
Кроме того в положении, в то время, когда соперничающий кадр составлял уже 90% суммарного, люди были способны отыграть всё назад и показать необходимый портрет.
Это открытие авторы опыта посчитали чуть ли не самым полезным. Так как отечественный мозг неизменно заполнен реакцией на самые различные стимулы — визуальные, тактильные, обонятельные. Мы думаем сходу о множестве вещей, но можем произвольно отбросить ненужное и сосредоточиться на каких-то одних мыслях.
Как совершенно верно это происходит — до сих пор не в полной мере светло.
И вот сейчас Серф говорит: «Представьте, что целевое изображение – Билл Клинтон, а Джордж Буш — отвлекающее. В то время, когда больной проваливает опыт, изображение Буша господствует. Больной видит Буша, но обязан думать о Клинтоне.
Испытуемый выясняет, как руководить потоком информации, дабы проявился необходимый кадр, наряду с этим изображение в его мозге выясняется посильнее, чем гибридное изображение на экране».
По окончании определения точек, реагирующих на портреты знаменитостей, учёные записывали их отклик в непростой задаче с соперничающими снимками.Череда всплесков активности в соперничающих областях приводила к скачкам в прозрачности того либо иного наложенного кадра, но в среднем испытуемые справлялись с заданием приблизительно за три-пять секунд – на экране оставалось лишь желаемое изображение. Различными цветами продемонстрированы графики восьми опробований одного из добровольцев (иллюстрация Moran Cerf, Christof Koch, Itzhak Fried/Nature).
«Часть мозга, которая хранит инструкцию „думай о Клинтоне“, связывается с медиальной височной долей и возбуждает множество нейронов, „несущих ответственность за Клинтона“. В один момент она подавляет „нейроны Буша“ и вместе с тем оставляет большая часть клеток, воображающих другие понятия либо людей, равнодушными», — растолковывает Кох.
От этого наблюдения логичный ход к технике чтения мыслей. Действительно, для него нужно составить широкую библиотеку «нейронов бабушки» для каждого конкретного человека. Последнюю возможно создать, регистрируя активность клеток при просмотре комплекта фильмов.
Потом отысканные закономерности возможно проверить, записывая работу нейронов на протяжении сна и сравнивая полученные картины с описанием сновидений добровольца.
На пути к таковой мечте поднимаются трудности и чисто технического порядка — электроды нужно имплантировать в мозг, поскольку нам необходимо фиксировать узкую отличие в работе множества соседствующих нейронов. Но развитие разработки разрешает рассчитывать, что скоро подобный мониторинг возможно будет проделывать неинвазивным путём.
Намного сложнее, но, добиться хорошего соответствия составляемых компьютером реальных видений и образов. Тут понадобятся испытания по расшифровке и регистрации сигналов из зрительной коры. В них учёные сперва набирали статистику в отклике нейронов на те либо иные узоры, а позже по фиксируемым сигналам восстанавливали зрительные образы.
И ещё одна аналогия будет нелишней. У «нейронов бабушки» имеется собратья — «нейроны места». Эти единичные клетки, как продемонстрировали испытания на животных, активизируются при нахождении испытуемого в конкретном участке лабиринта.
Другими словами по окончании обучения задаче в мозге животных появлялись «нейрон первого правого поворота», «нейрон дверки с крошкой хлеба» и «нейрон Т-образного перекрёстка».
Что принципиально важно, при последующем воспоминании о лабиринте включаются те же самые нейроны, кроме того без настоящего прохождения коридоров. И это правильно как для случая, в то время, когда подопытное животное стоит на развилке и прокручивает в голове предстоящий замысел действий, так и в то время, когда зверёк спит и видит лабиринт во сне.
Подробности опыта Коха (на снимке) со товарищи раскрывают статья в Nature и пресс-релизы Caltech и UCLA, и обстоятельный ролик в конце материала (фото с сайта klab.caltech.edu).
Эти испытания говорят о том, что своеобразные клетки, увязанные с теми либо иными понятиями, трудятся как в момент признания объектов на снимках, так и при несложном воспоминании о предмете. Соответственно, библиотека нейронов может вправду дать ключ к расшифровке сновидений.
Последнее, само собой разумеется, необходимо не только для развлечения. Пробраться в мысли психически больных больных, например, — давешняя мечта медиков. Да и другие приложения аналогичной разработке напрашиваются сами собой – более стремительные совокупности мысленного письма, более узкие комплекты для мысленного управления играми, роботами, инвалидным креслом.
Это всё будущее. Пока же стоит радоваться хотя бы тому, что благодаря опыту добавились подробности в сложную картину связи между работой и мышлением единичных нейронов. Кстати, опираясь на последовательность опытов, учёные уже несколько год твердят, что возможности одного нейрона ранее недооценивались.
Сейчас же получается, что коллектив нейронов, отражающий волю субъекта, может произвольно оказывать влияние на работу единственного нейрона и напротив. «Так это мы управляем отечественными нейронами либо это нейроны руководят нами? — философски задаёт вопросы сам себя Фрид. – Ответ возможно предельно редукционистским — мы и имеется отечественные нейроны».
5 СНОВ, Каковые Запрещено Проигнорировать
Темы которые будут Вам интересны:
-
Машина считала зрительный образ с мозга человека
