Фото из открытых источников носит иллюстративный характер.
Фото из открытых источников носит иллюстративный характер.

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.  

 

Расстройство пищевого поведения меняет структуру мозга?

 

Люди, страдающие булимией, анорексией либо импульсивным перееданием, будто попадают в замкнутый круг: ненавидят собственное тело, изводят его диетами или слабительными, срываются и начинают сначала. Американские ученые заподозрили, что у людей с такими проблемами по-другому работает нейромеханизм вознаграждения, пишет JAMA Psychiatry.

 

Участие в исследовании принимали две группы испытуемых: 197 женщин с расстройствами пищевого поведения (РПП) и 120 — со здоровым пищевым поведением. Всем им предлагали попробовать сладкие и нейтральные на вкус субстанции, предварительно показывая их изображения: в 20 % случаев изображение не соответствовало вкусовому стимулу. На время эксперимента к мозгу испытуемых подключили фМРТ и следили за сигналами, указывающими на «ошибку предвкушения»: когда действительность не отвечает нашим представлениям, мозг резко снижает выработку дофамина, чтобы мы могли отойти от старых ассоциаций и сформировать новые связи. Оценивалось, как эта реакция соотносилась с цепочкой сигналов между полосатым телом и гипоталамусом (регулирует пищевое поведение).

 

Оказалось, что высокий ИМТ и переедание коррелировали с ослабленной реакцией мозга на ошибку, низкий ИМТ и анорексия, наоборот, с усиленной. У женщин с анорексией цепочка, регулирующая пищевое поведение, была активнее, поэтому они легче игнорируют сигналы голода. Никакой корреляции между этими показателями в контрольной группе обнаружено не было. Кроме того, у участниц с проблемами сигналы шли от полосатого тела к гипоталамусу, а вот у здоровых участниц — наоборот.

 

Расстройство пищевого поведения, по мнению ученых, может изменять нейромеханизм реакции на ошибку предвкушения, который в свою очередь может укреплять поведенческие установки пациентов с РПП, — так и формируется этот порочный круг.

 

Мозг атрофируется медленнее… в джунглях

 

В Амазонии живет племя индейцев цимане. Ученые, изучающие образ жизни этого изолированного народа, установили, что объем мозга цимане с возрастом уменьшается гораздо медленнее, чем у американцев или европейцев, пишет ScienceAlert. 746 цимане в возрасте от 40 до 94 лет прошли КТ, а затем данные сравнили с результатами сканирования жителей мегаполисов. Выяснилось, что у жителей современных городов объем мозга уменьшается на 70 % быстрее, чем у цимане. Более медленная атрофия снижает риск когнитивных нарушений в старости, в первую очередь деменции. Причина такого преимущества у индейцев, по мнению ученых, заключается в физической активности и рационе питания. Они по 6–7 часов в день охотятся, рыбачат, занимаются собирательством.

 

Рацион цимане на 72 % состоит из углеводов, на 14 % — из жиров и на столько же из белков. Среднестатистический американец получает эти питательные вещества в соотношении: 52 %, 34 % и 14 %. Нужно учесть и то, что для цимане источником белка является нежирное мясо.

 

Мозг здоров, если ты активен!

 

В детской больнице Бостона проанализировали данные изображений мозга почти 6 тысяч девятилетних детей. Выявлена закономерность: физическая активность связана с более эффективно организованными, надежными и гибкими мозговыми сетями. Чем больше физических нагрузок, тем лучше организован мозг, что включает в себя сенсорную и двигательную обработку, память, принятие решений и способность планировать, координировать и контролировать действия и поведение. При этом никакого значения не имел род физической активности, главное — сам факт ее наличия.   

 

Навязчивая мелодия в голове? Зато память крепче!

 

Механизм запоминания навязчивых мелодий помогает укрепить память и зафиксировать детали событий. К такому выводу пришли американские ученые, заставляя добровольцев без музыкального образования слушать мелодии, пишет Naked Science.

 

Вначале участникам исследования ставили незнакомую им музыку. Через неделю включали новую, при этом демонстрировали фрагмент киноленты. А затем то же самое видео показывали без звука. В части с кино и музыкой испытуемые должны были запомнить как можно больше деталей. Повторяли серию таких экспериментов до тех пор, пока услышанная мелодия не становилось навязчивой. Выяснилось, что чем чаще в голове проигрывалась та или иная мелодия, тем больше деталей запоминали люди из фрагментов фильмов, с которыми эта мелодия ассоциировалась.

 

Искусственный интеллект получит высшее образование

 

Университет Цинхуа в Пекине зачислил на факультет информатики необычную студентку по имени Хуа Чжибин. Почему необычную? Потому что Хуа — искусственный интеллект.

 

Ожидается, что за год первокурсница достигнет когнитивного уровня развития 12-летнего ребенка. Виртуальную студентку курирует профессор Тан Цзе. По его словам, Чжибин уже умеет рисовать и писать стихи. Также у нее есть музыкальный талант и способность к рассуждению и пониманию эмоций. Студенты уже активно вовлекают Хуа в совместную творческую работу. Тем самым они учатся взаимодействовать с искусственным интеллектом, а сам ИИ, по задумке ученых, обучается «эмоциональности», чтобы больше походить на людей.

 

Профессиональная анатомия

 

Работа, связанная с однообразными действиями, приводит к тому, что мозг уменьшается. Например, у профессиональных шахматистов снижен объем серого вещества в затылочно-височной доле, участвующей в представлении объектов относительно друг друга, и уменьшен объем хвостатого ядра, отвечающего за принятие решений. То есть вопреки устоявшемуся мнению они используют части мозга, задействованные в переработке сенсорной информации, а не те, которые связаны с интеллектом и логикой.

 

  • Исследование мозга программистов показало, что они также не пользуются структурами, связанными с логикой. Во время работы у них активируются зоны мозга, отвечающие за память, внимание и языковые способности, как и у профессиональных лингвистов.
  • У профессиональных музыкантов увеличена зона мозга, отвечающая за мелкую моторику и, в частности, движения пальцев. В целом люди, работающие с акустикой и звуками, имеют лучше развитую слуховую кору, в которой больше пальцеобразных извилин, заполненных белым веществом.
  • У таксистов значительно увеличен гиппокамп. Это область мозга, отвечающая за переход кратковременной памяти в долговременную и обрабатывающая пространственную информацию об окружающей среде. По мнению ученых, это связано с необходимостью запоминать сотни маршрутов и объездных путей.

 

«Умные» цифры

 

20 —  как минимум такой процент от всей поступающей в организм энергии потребляет мозг.

 

60 — столько жиров в процентах содержит мозг. Поэтому для его здоровья так необходима диета, богатая омега-3 и омега-6 кислотами. Они укрепляют стенки мозговых клеток, а также переносят и хранят жирорастворимые витамины. Кроме того, жиры снижают воспаление и помогают работать иммунной системе.

 

3-5 — если в течение такого количества минут мозг не получает достаточно кислорода или глюкозы, в нем происходят необратимые нарушения. Любопытно, что смерть практически никогда не бывает мгновенной. Даже если человека обезглавили, мозг не погибает еще в течение нескольких минут, пока в его клетках есть кислород и глюкоза.

 

1 000 — столько импульсов в секунду передает каждый нейрон. При этом устанавливаются десятки тысяч синаптических связей с другими нейронами.

 

1,6 — на столько баллов снижается средний IQ за десятилетие. То есть в общей массе мы не умнеем.

 

7 — через столько секунд никотин «ворвется» в мозг. Алкоголю для этого потребуется в среднем 6 минут.

 

Мозг работает активнее, когда мы спим

 

Работая, мозг создает электрические поля, которые можно измерить на поверхности кожи головы с помощью электроэнцефалографии. Нам кажется, что во время сна мозг выключен, но на самом деле он работает даже активнее, чем днем. В период бодрствования он производит альфа- и бета-волны, а во время сна, особенно на его начальных стадиях, тета-волны. Их амплитуда больше, чем у других волн.

 

Мозг — это не только нейроны

 

На один нейрон приходится около десятка глиальных клеток. Они обеспечивают нейронам доступ питательных веществ и кислорода, отделяют нейроны друг от друга, участвуют в метаболических процессах и передаче нервных импульсов.

 

Мозг должен трудиться

 

На мозг, как и на мышцы, распространяется правило «используй или потеряешь». Мы можем расширить свой когнитивный резерв, или врожденную способность мозга восстанавливаться, с помощью разных видов обучения и новых впечатлений. Было доказано, что люди с более развитым когнитивным резервом лучше справляются с неожиданностями. Но если мозг не использовать, этот резерв будет неизбежно сокращаться.

 

Мозг влюбляется

 

Влюбленность можно увидеть на фМРТ-снимках. Если кому-то кажется, что влюбленность — это нечто эфемерное, фМРТ-снимки мозга доказывают обратное. У людей в этом состоянии активны области мозга, связанные с удовольствием. На снимках видно, как «загораются» участки, в которых присутствует дофамин — нейромедиатор, вызывающий приятные ощущения.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

При копировании или цитировании текстов активная гиперссылка обязательна. Все материалы защищены законом Республики Беларусь «Об авторском праве и смежных правах».