В последние десятилетия произошла настоящая революция в методах его исследования. В этой области стало возможно то, что было совершенно немыслимо еще в начале века. Все крупнейшие страны создали свои национальные проекты в сфере исследования мозга, и это ведет к огромному росту данных. В научные проекты вкладываются миллиарды долларов. Составлены, казалось бы, самые «полные» и подробные атласы человеческого мозга, которые, однако, ежегодно пополняются свежими данными и уточнениями. А открытия продолжают сыпаться как из рога изобилия…
Вселенная и мозг построены по одному чертежу?
Итальянские ученые сравнили структуру нейронных сетей человеческого мозга с сетью галактик во Вселенной и обнаружили у них множество общих черт. Результаты этого очень красивого исследования представлены в журнале Frontiers of Physics.
Исследователи из университетов Болоньи и Вероны рискнули предположить, что у двух сложнейших природных систем — мозга человека и Вселенной — несмотря на огромную разницу в масштабах (более 27 порядков), физические процессы, которые привели к структурированию материи в этих системах, действовали по одним и тем же законам. В итоге сформировались структуры с одинаковыми уровнями сложности и самоорганизации.
Нейронная сеть насчитывает около 69 млрд нейронов. Наблюдаемая Вселенная состоит минимум из 100 млрд галактик. Нейроны и галактики, расположенные в виде длинных нитей и узлов, составляют около 30 % массы систем, а 70 % приходятся на компоненты, играющие пассивную роль, — в мозге это вода, во Вселенной — темная энергия.
Нейробиологи и космологи составили сравнительную модель флуктуации вещества в обеих системах и изучили их структурные, морфологические и сетевые свойства. Рассчитав спектральную плотность обеих систем, удалось выяснить, что распределение колебаний в нейронной сети мозжечка в масштабе от одного микрометра до 0,1 миллиметра следует той же прогрессии, что и распределение материи в космической паутине, но, разумеется, в более крупном масштабе — от 5 до 500 миллионов световых лет.
Ученые также оценили параметры, характеризующие как нейронную сеть, так и космическую паутину, — среднее количество соединений в каждом узле и тенденцию кластеризации нескольких соединений в центральных узлах внутри сети — и снова выявили неожиданно высокие уровни согласования. Вероятно, предполагают авторы статьи, в основе временной эволюции как головного мозга, так и Вселенной лежит некая направленная динамика, законы которой еще предстоит выяснить.
Будущее, где все программисты — женщины
Почему-то принято считать, что мужчины и женщины думают по-разному и даже мозг у них устроен неодинаково. Разумеется, анатомически головной мозг у обоих полов неразличим, и даже несмотря на то, что женский мозг на 100 г легче, отношение размеров мозга к параметрам тела у женщины такое же, как у мужчины. Но вот функционируют мужской и женский мозг действительно с существенной разницей, а судя по исследованию Калифорнийского государственного политехнического университета — женщины в среднем программируют лучше мужчин.
Когда хотят доказать интеллектуальную разницу между полами, часто ссылаются на то, что математики в основном мужчины, а женщин-математиков практически никто не знает. Но обусловлено ли это биологически? Этого пока никто не доказал. Сначала нужно изучить, какой участок мозга отвечает за «математические функции», и статистически убедиться, что у одного пола он развит лучше, чем у другого. Ну а пока достоверно известно, что в школе у девочек и мальчиков успеваемость по математике примерно одинакова. Почему потом девочки реже выбирают профессии, связанные с математикой, это вопрос скорее социальный, он никак не зависит от анатомии мозга.
Исследователи из Калифорнийского государственного политехнического университета изучили примерно 3 миллиона реквестов (заявок), отправленных на GitHub — крупнейший веб-сервис для хостинга IT-проектов и их совместной разработки — и выяснили, что код, написанный женщинами, принимался чаще (78,6 %), чем код, написанный мужчинами (74,6 %). Показатель принятия кода, написанного женщинами, был выше в каждом из 10 популярных языков программирования. Авторы заподозрили, что имеют дело с желанием разработчиков поощрить женщин в той области, где они составляют абсолютное меньшинство. Однако специальная проверка показала, что написанный код был более востребован, когда гендерную принадлежность программиста невозможно было определить.
Быть может, если все родители будут развивать склонности дочерей к техническим наукам или поддерживать их в стремлении стать хорошими программистами — лет через 30 ситуация на рынке труда разительно поменяется?
Исследования Дианы Халперн, экс-президента Американской психологической ассоциации, автора академического труда Sex Differences in Cognitive Abilities («Разница полов в когнитивных способностях»), и доктора наук из Калифорнийского технологического института Ниаро Шах показали, что у женщин:
- способность к написанию и восприятию текстов в среднем превышает мужскую,
- вербальные способности, за исключением, пожалуй, вербальных аналогий, развиты сильнее,
- лучше результаты тестов на мелкую моторику и скорость восприятия,
- проще извлекается информация из долгосрочной памяти,
- лучше проявляется координация между полушариями головного мозга.
Мужчины в свою очередь:
- в среднем быстрее запоминают,
- проявляют более сильные способности к зрительно-пространственной ориентации,
- точнее определяют угловой градус,
- лучше следят за движущимся объектом и направляют снаряд в цель,
- у них сильнее координационная связь между локальными зонами мозга.
Мальчики, кстати, больше склонны к аутизму, чем девочки. Публикация в журнале JAMA Psychiatry описывала исследование по этой теме, отмечавшее почти пятикратное преобладание мальчиков с этим расстройством по сравнению с девочками. Был обнаружен паттерн различий в толщине коры мозга: большая часть девочек и девушек с аутизмом от 8 до 22 лет имели толщину коры головного мозга, близкую к толщине коры здорового мальчика.
Многие из когнитивных различий проявляются довольно рано. Можно наблюдать разницу, основанную на гендере, в способности к пространственной визуализации уже у двухмесячных детей. А совсем недавнее исследование установило, что мальчики и девочки от 9 до 17 месяцев — в возрасте, когда дети почти не показывают признаков осознания своего пола или пола других детей — тем не менее демонстрируют значимые различия в предпочтениях в стереотипных игрушках «для мальчиков» и «для девочек».
Неизвестный ранее тип сигнала зафиксирован в мозге
В тканях головного мозга человека обнаружили неизвестный ранее способ обмена данными между клетками. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Речь идет о новом способе передачи данных во внешних корковых клетках мозга, своего рода «градуированном» сигнале, который передает некоторым нейронам иной метод осуществления их функций. А это значит, что мозг человека обладает куда большими вычислительными мощностями, чем считалось ранее.
Изучая электрическую активность фрагментов ткани, удаленной операционным путем у людей с эпилепсией, ученые с помощью флуоресцентной микроскопии обнаружили, что некоторые клетки коры головного мозга могут использовать не только ионы натрия, но и кальция. Эти положительно заряженные ионы продуцировали волны напряжения, которые прежде не фиксировались. Новый механизм назван опосредованным кальцием потенциалом дендритного действия, или dCaAP (calcium-mediated dendrite action potentials). Дендрит, представляющий собой разветвленный отросток нейрона, получает информацию через химические (электрические) синапсы от аксонов других нейронов и передает ее через электрический сигнал телу нейрона (перикариону), из которого вырастает.
Результаты, полученные на материале мозга людей с эпилепсией, повторили затем и на образцах, взятых из опухолей головного мозга. Теперь ученым предстоит проверить действие этого механизма в живых организмах, причем не только людей, но и других существ.
Продолжение материала читайте здесь.