Сколько процентов работает мозг: Page not found — Ashland Decisions At Every Turn

Мозг человека, страдающего шизофренией: как проявляется болезнь, и каким образом ученые борются с ней

Даже если среди ваших знакомых нет людей, страдающих шизофренией, скорее всего, вы имеете представление о ее симптомах.

Заболевание может проявляться в виде галлюцинаций, бредовых идей и паранойи, а также трудностей с концентрацией внимания, организацией мыслей и выполнением базовых ежедневных задач.

На протяжении многих лет врачи мало что знали об этой болезни, за исключением симптомов, о которых сообщали сами пациенты. Причины шизофрении и особенности ее воздействия на мозг по большей части оставались загадкой ввиду исключительных трудностей, с которыми ученые сталкивались в попытке понять самый сложный — и наименее доступный — орган в человеческом теле.

Но сегодня благодаря новым технологиям завеса тайны начинает прикрываться.

«Последние несколько лет мы были свидетелями колоссальных успехов в понимании и лечении шизофрении, — говорит врач Хуссейни Манджи (Husseini Manji), врач, глобальный руководитель терапевтической области «Неврология» в компании Janssen.

 — Эта область медицины переживает интереснейший период».

Возможность создания новых методов лечения людей, страдающих шизофренией, стала одной из причин, которые привлекли доктора Манджи в компанию. Тогда, в 2008 году, он был директором Национального института психического здоровья (National Institute of Mental Health) и руководителем программы по аффективным и тревожным расстройствам (Mood and Anxiety Disorders Program).

«Несколько фармацевтических компаний пытались убедить меня присоединиться к ним, но в Johnson & Johnson на неврологии сосредоточились как раз тогда, когда многие отходили от этой области, — поясняет он. — Наука о психических заболеваниях достигла такой степени зрелости, когда существующие знания можно было преобразовать в передовые методы лечения болезней, подобных шизофрении».

Почти 2,5 миллиона человек, страдающих шизофренией, — один процент взрослого населения США — с нетерпением ждут прогресса в понимании и лечении этой сложной болезни.

Врач Хуссейни Манджи,
руководитель глобальной терапевтической области «Неврология» в компании Janssen

Шизофрения — одно из самых тяжелых психических заболеваний. Обычно она проявляется в позднем подростковом возрасте или после 20 лет. Ее последствия могут быть катастрофическими: люди, страдающие шизофренией, подвергаются повышенному риску стать безработными, лишиться крова и попасть в тюрьму. Около трети больных пытаются совершить самоубийство, и примерно каждому десятому в итоге это удается.

Исследователи знают, что шизофрения — в значительной степени наследственное заболевание, однако о биологических основах болезни им известно меньше. Тем не менее благодаря передовым технологиям визуализации мозга такие ученые, как д-р Манджи, начинают получать более четкое представление об изменениях, происходящих в мозге больного шизофренией. Оказывается, эти изменения происходят еще до проявления клинических симптомов.

Изучение мозга больного шизофренией

За последнее десятилетие было проведено несколько исследований с применением метода мозговой визуализации, позволивших получить доказательства того, что в мозге пациентов с шизофренией присутствуют структурные аномалии. Это дало ученым ключ к разгадке биологических причин заболевания и того, как оно прогрессирует.

В ходе одного 15-летнего исследования, которое отчасти финансировалось компанией Janssen и было описано в «Американском психиатрическом журнале» (American Journal of Psychiatry), удалось установить, что при первом приступе психоза у пациентов оказывалось меньше мозговой ткани, чем у здоровых людей. Несмотря на то что с течением времени потери стабилизировались, длительные рецидивы психоза были связаны с дополнительным уменьшением объемов.

«Из более ранних посмертных исследований мозга больных шизофренией мы знали, что у них меньше синапсов и нейронных ответвлений, которые позволяют нейронам взаимодействовать, — объясняет врач Скотт У. Вудс (Scott W. Woods), профессор психиатрии и директор Научно-исследовательской клиники продромального периода психоза PRIME при Йельском университете. — Мы считаем, что это объясняет уменьшение объема мозговой ткани, которое видно на снимках».

В юности все переживают нормальную потерю определенного количества серого вещества, которое содержит нейроны и их короткие отростки, однако эксперты полагают, что у людей с высоким риском развития шизофрении этот процесс может протекать слишком быстро или активно, вызывая психоз.

Результаты визуализирующих исследований указывают на нехватку серого и белого вещества в мозге людей, страдающих шизофренией. В юности все переживают нормальную потерю определенного количества серого вещества, которое содержит нейроны и их короткие отростки, однако эксперты полагают, что у людей с высоким риском развития шизофрении этот процесс может протекать слишком быстро или активно, вызывая психоз.

Аномальное развитие белого вещества, которое содержит длинные, покрытые миелином нервные волокна, соединяющие четыре доли мозга, также может стать переломным моментом для некоторых людей, предрасположенных к этому заболеванию. Авторы исследования, опубликованного в журнале «Клиническая нейровизуализация» (NeuroImage: Clinical), предполагают, что это может быть связано с когнитивными симптомами у больных шизофренией, включая нарушения познавательных процессов и функций памяти, апатию и низкую мотивацию.

Что приводит к этим потерям, до сих пор неизвестно, однако, согласно распространенной теории, прогрессированию многих заболеваний способствует воспаление. Два года назад британские исследователи обнаружили повышенную активность иммунных клеток в мозге больных шизофренией и людей, входящих в группу риска. Неясно, что именно может служить стимулом для возникновения воспалительного процесса, но в ходе предшествовавших исследований удалось установить связь между инфекциями в раннем возрасте и случаями шизофрении.

«Воспаление — один из механизмов, приводящих к уничтожению синапсов и нейронных ответвлений в головном мозге, поэтому сильное воспаление могло бы объяснить потерю», — указывает доктор Вудс.

Передовые методы защиты мозга

Получая информацию об этих аномалиях мозга, ученые из компании Janssen понимают, насколько важно лечить людей на самой ранней стадии шизофрении и выявлять новые пути минимизации ущерба, наносимого множественными рецидивами.

Одно из важных направлений исследований в компании Janssen заключается в поиске способов повысить приверженность лечению. С этой проблемой сталкивается любой врач, который лечит хронические заболевания, но особые сложности возникают при работе с пациентами, страдающими шизофренией. Лишь около половины пациентов принимают лекарства по назначению. Несоблюдение режима запускает цикл рецидива и возвращения симптомов, который сложно прервать, — и ослабляет реакцию на лечение.

«К сожалению, природа шизофрении ограничивает понимание этой болезни пациентами, — рассказывает д-р Манджи. — Во многих случаях, почувствовав себя немного лучше, они прекращают принимать лекарства. При этом, в отличие, например, от пациентов с диабетом, которые ощущают последствия пропуска дозы инсулина всего через несколько часов, больные шизофренией, прекратившие прием антипсихотических препаратов, могут в течение нескольких недель не наблюдать симптомов рецидива».

Ученые Janssen предприняли попытку помочь в устранении этого тяжелого цикла рецидива путем разработки инъекционных антипсихотических препаратов длительного действия, которые вводятся пациентам реже, чем другие лекарства.

Чтобы обеспечить дополнительную защиту пациентов от разрушительного воздействия многочисленных рецидивов, специалисты Janssen исследуют пути выявления больных с высоким риском рецидива, используя данные, собранные с помощью смартфонов, медицинских трекеров и датчиков на теле.

Инъекционные препараты длительного действия вводятся медиками, поэтому, если пациент пропускает дозу, лечащий врач узнает об этом и может принять меры.

Чтобы обеспечить дополнительную защиту пациентов от разрушительного воздействия многочисленных рецидивов, специалисты Janssen исследуют пути выявления больных с высоким риском рецидива, используя данные, собранные с помощью смартфонов, медицинских трекеров и датчиков на теле.

«Мы хотим знать, можно ли путем отслеживания таких факторов, как сон, уровень активности, взаимодействие с другими людьми и прочие биомаркеры, заблаговременно предоставлять врачам информацию о приближающемся рецидиве, — объясняет д-р Манджи. — Это дало бы им возможность выявлять пациентов, состояние которых ухудшается, и выходить с ними на связь, вместо того чтобы ждать, когда они сами придут на прием в назначенное время».

Помимо прочего, включение медицинских технологий в план лечения пациента помогло бы врачам получать более объективные данные о том, как на самом деле чувствует себя человек. Практика показывает, что, когда пациентов спрашивают об их самочувствии в течение нескольких недель, они помнят лишь последние день-два. Располагая более долгосрочными, измеримыми данными, врачи могли бы не только составлять сравнительно четкое представление о том, как чувствует себя пациент, но и более конструктивно вести прием.

«Если пациенты стабильны и вам не нужно тратить столько времени просто на устранение психотических симптомов, вы можете сосредоточиться на поиске конструктивных способов помочь им вернуться к нормальной жизни», — говорит д-р Манджи.

Не просто устранение симптомов, а комплексное лечение

Чтобы по-настоящему улучшить жизнь людей с шизофренией, ученые не только разрабатывают новые лекарства, но и продвигают принципы интегративной помощи. По словам д-ра Манджи, работа в Johnson & Johnson привлекла его потому, что компания разделяет его убеждение: стремясь обеспечить оптимальный результат для пациентов с шизофренией, медицина должна выходить за рамки лечения таблетками.

«Мы хотим донести до людей, что в перспективе лучший способ лечения шизофрении заключается в применении более целостной, интегрированной модели ухода, — объясняет он. — Психическое заболевание оказывает большое влияние на каждый аспект жизни человека: его физическое здоровье, поведение и отношения. Пациентам требуется несколько видов коррекции, а не только медикаментозная».

Одно из направлений исследований Janssen заключается в изучении жизненно важной роли опекунов и тех проблем, с которыми они сталкиваются при лечении и обслуживании людей с шизофренией. В настоящее время ведется набор пациентов для участия в годичном клиническом испытании под названием «Семейное вмешательство в недавно начавшееся лечение шизофрении» (Family Intervention in Recent Onset Schizophrenia Treatment — FIRST). Ученые планируют оценить общее воздействие, которое лица, осуществляющие уход, могут оказывать на пациентов, участвуя в программе психологического образования и профессиональной подготовки опекунов. Возможно, подобные программы помогут сократить число неудачных исходов лечения, таких как госпитализация в психиатрическую больницу и самоубийство или его попытка.

Искреннее стремление компании улучшить жизнь пациентов находит отражение и в ее проектах, реализуемых совместно с научными учреждениями, правительством и представителями биотехнологической отрасли. «Эта болезнь настолько сложна, что для достижения прогресса в исследованиях нам необходимо объединиться», — уверен д-р Манджи.

В 2015 году специалисты Janssen Research & Development запустили проект «Открытые междисциплинарные исследования шизофрении» (Open Translational Science in Schizophrenia — OPTICS), форум для совместного анализа данных клинических испытаний Janssen и общедоступной информации о шизофрении, предоставленной национальными институтами здравоохранения.

Кроме того, компания выступает в роли отраслевого партнера в недавно созданном консорциуме, возглавляемом Школой медицины Университета Джонса Хопкинса и Институтом биологических исследований Солка. Консорциум стремится повысить качество технологии индуцированной плюрипотентной стволовой клетки — инструмента, который позволяет ученым собирать клетки кожи у пациентов с психическими расстройствами и преобразовывать их в нейроны. Создавая нейронную модель шизофрении с применением клеток пациента, ученые надеются получить качественно новое представление об основных механизмах заболевания для разработки более целенаправленных методов лечения.

Д-р Манджи считает, что такие инновационные проекты приведут к появлению не только новых методов лечения шизофрении, но и подходов, позволяющих добиться отсрочки и, возможно, даже предотвратить болезнь.

«Теперь мы знаем, что шизофрения, как и многие другие заболевания, не поражает людей в одночасье, — объясняет он. — Она назревает до того, как у человека разовьется полномасштабный психоз, и чем раньше начнется лечение, тем лучше будет долгосрочный прогноз.

Если мы научимся выявлять людей с высоким риском развития шизофрении и узнаем, что происходит с ними на самых ранних стадиях, то в перспективе сможем изменить всю траекторию болезни».

Эта статья, написанная Джессикой Браун (Jessica Brown), впервые была опубликована на сайте www.jnj.com в мае 2017 года

Пост с картинками: Чем мозг ребёнка отличается от взрослого? / Newtonew: новости сетевого образования

Интуитивно и эмпирически мы все знаем о том, что детство — это немного иной мир, со своим восприятием, своей скоростью реакции, своей закономерной непредсказуемостью.

Веб-сервис Early Childhood Education Degrees собрал воедино последние научные данные о развитии человеческого мозга, чтобы выяснить, чем отличается строение мозга ребёнка от мозга взрослого человека, и оформили материал в виде небольшой инфографики. Мы перевели этот пост на русский язык и дополнили информацией из исследований Гарвардского университета и Массачусетского технологического института.

Мозг ребёнка функционирует иначе, чем мозг взрослого человека: дети иначе мыслят, иначе себя ведут, иначе обучаются. Эти возрастные особенности формирования и функционирования мозга изучает возрастная когнитивная психология и нейропсихология. В этом материале под словом «взрослый» понимается период жизни от 18 до 25 лет; с 11 до 18 лет проходит подростковый период; с 4 до 10 — период детства; до 4 лет — раннего детства.

Десятилетия исследований развития детского мозга показали, что именно ранние детские годы (а именно от 1 года до 4) являются наиболее важными для дальнейшей эмоциональной, социальной, познавательной сфер жизни человека.

Коротко об главных элементах головного мозга

Головной мозг состоит из огромного количества нейронов, связанных между собой с помощью синапсов. Нейроны формируют различные крупные структуры: кору полушарий, ствол мозга, мозжечок, таламус, базальные ганглии — всё, что очень часто называется «серым веществом». А вот за соединение этих структур отвечают нервные волокна — «белое вещество». Белый цвет нервным волокнам придаёт миелин, электроизолирующее вещество, которое покрывает эти волокна.

Давайте посмотрим на особенности трёх китов, без которых невозможно развитие мозга, и нарушения в которых приводят к тяжёлым заболеваниям.

Нейроны:

• Являются строительным материалом для мозга
• Из них формируются различные участки мозга
• Они обмениваются информацией внутри мозга

Синапсы:

• Обеспечивают связь между каждой парой нейронов
• Каждый нейрон окружён тысячами синапсов
• Благодаря синапсам связываются участки из тысяч нейронов

Миелин:

• Покрывает волокна взрослых нейронов
• Необходим для эффективной передачи электрических импульсов
• Повышает эффективность связей между нейронами в 3 000 раз

В разном возрасте активны разные зоны мозга

Исследования мозга показали, что у взрослых и детей наиболее активно работают совершенно разные области головного мозга.

У детей прежде всего активен мозговой ствол и средний мозг. Мозговой ствол контролирует сердцебиение, артериальное давление и температуру тела. Средний мозг отвечает за пробуждение, чувство аппетита/насыщенности, а также за сон.

У взрослых основными работающими зонами оказывается лимбическая система и кора головного мозга. Лимбическая система контролирует сексуальное поведение, эмоциональные реакции и двигательную активность. Кора головного мозга ответственна за конкретное мышление, осмысленное поведение и эмоционально насыщенное поведение.

Развитие связей головного мозга

Структура человеческого мозга выстраивается непрерывно с момента появления человека на свет. Первые годы жизни человека непосредственно влияют на структуру связей между нейронами, формируя либо крепкую, либо хрупкую основу для дальнейшей обучаемости, психического здоровья и поведения. В период первых лет жизни каждую секунду формируется 700 новых нейронов!

Первыми развиваются сенсорные зоны, необходимые, например, для зрения или слуха; затем вступают зоны языковых навыков и когнитивных (познавательных) функций. После первого периода бурного роста количество формирующихся связей снижается за счёт процесса вызревания — удаления неиспользуемых связей между синапсами, чтобы пути сигналов от нейрона к нейрону стали более эффективными.

Коротко о вехах развития синаптических связей в мозге

Новорожденные:

• Развиваются автоматические функции, формируется 5 чувств, моторные функции
• Объём мозга составляет 25% от своего будущего взрослого объёма
• Имплицитная (бессознательная) память позволяет узнавать мать и членов семьи

От 1 года до 3 лет

• В это время в мозге формируется до 2 000 000 синапсов каждую секунду
• В этот период закладывается будущая структура мозга

3 года

• Объём мозга составляет уже почти 90% от будущего взрослого объёма
• Развивается эксплицитная (сознательная) память
• К этому времени уже заложены способности к обучению, социальному взаимодействию и эмоциональному реагированию

От 4 до 10 лет

Мозг ребёнка в этом возрасте более чем в два раза активнее мозга взрослого человека: на функционирование мозга взрослого человека уходит около 20% потребляемого кислорода; на функционирование мозга ребёнка в этом возрасте — до 50%.

8 лет

Начинают формироваться логические способности.

От 11 лет и далее

В этом возрасте начинается процесс вызревания нервных связей: мало используемые связи перестают быть активными, чтобы остались только самые эффективные пути для прохождения нервного импульса. Лобная доля начинает более полно и быстро взаимодействовать с другими областями мозга.

14 лет

В лобной доле начинается процесс образования миелинового слоя, который открывает новые пути для обучения, поскольку по миелинизированным волокнам импульс проводится в 5-10 раз быстрее, чем по немиелинизированным. Почему лобная доля? Потому что эта область мозга отвечает за планирование, решение задач и другую высшую мыслительную деятельность. Оценка рисков, расстановка приоритетов, самооценка и другие задачи в этот период начинают решаться гораздо быстрее, чем раньше.

23 года

Завершается процесс вызревания: к этому времени из головного мозга удалена уже почти половина детских синапсов. Прочие изменения, происходящие в мозге после 20 лет, пока мало изучены.

25 лет

Завершается процесс миелинизации. Мозг полностью созрел. Не в 16 лет, когда в Америке разрешается водить машины; не в 18 лет, когда человек получает право голоса; не в 21 год, когда американские студенты получают право приобретать алкоголь; а ближе к 25, когда в той же Америке молодые люди получают право арендовать автомобиль.

Далее

Мозг всё ещё способен строить новые связи между нейронами, пока происходит процесс обучения. Тем не менее, наиболее пластичен и восприимчив к изменениям мозг в раннем возрасте; созревающий мозг становится более специализированным для совершения более сложных функций, что приводит к затруднённой адаптации к переменам или непредвиденным обстоятельствам. Есть говорящий пример: в течение первого года жизни зоны мозга, отвечающие за дифференциацию звуков, становятся более специализированными — они как бы «настраиваются» на волну того языка, на котором говорит окружение. В это же время мозг начинает терять способность узнавать звуки других языков. Несмотря на то, что мозг в течение жизни не теряет способность к изучению других языков или овладению других навыков, эти связи уже никогда после не смогут настолько легко перестраиваться.

По материалам ECED.

Редакция Newtonew

Lucy Jovowitch

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Ученые оценили планы Илона Маска совместить мозг человека с компьютером

После двух лет молчания Илон Маск раскрыл подробности своего проекта Neuralink, призванного соединить мозг человека с компьютерным интерфейсом — миллиардер обещает, что уже в 2020 году появятся чипы, с помощью которых парализованные люди смогут полноценно общаться с внешним миром. Тем не менее, эксперты в сфере нейронауки призывают отнестись к планам Маска скептически, так как любая операция на мозге несет в себе серьезные риски.

Миллиардер Илон Маск раскрыл подробности своего очередного проекта, который называется Neuralink. Он был запущен два года назад — тогда Wall Street Journal сообщил о том, что Neuralink займется разработкой устройств, которые будут имплантироваться в человеческий мозг и позволят людям использовать все возможности программного обеспечения в современном мире, который все больше и больше полагается на технологию искусственного интеллекта.

Также продукты Neuralink могут улучшить память или обеспечить более прямой контакт с компьютерами и другой техникой.

С тех пор об этом проекте не было слышно ровным счетом ничего. Теперь же Маск вышел на связь, подтвердил существование в разработок в этой сфере и заявил, что имплантаты, которые будут подключаться к мозгу человека, появятся уже в 2020 году.

«Мы надеемся, что установим его [чип] в голову человека уже к концу следующего года. Так что осталось ждать недолго», — заявил Илон Маск в рамках пресс-конференции Neuralink.

Известно, что бизнесмен инвестировал в новый проект $100 млн. По задумке инженера, который для этих целей нанял ведущих нейроученых со всего мира, в будущем в мозг будут вживляться микроскопические чипы, которые позволят людям «достичь симбиоза с искуственным интеллектом».

Импалантат, чей размер не будет превышать 4мм, будет стимулировать нейроны внутри головного мозга с помощью тонких и гибких нитей с десятками электродов. Предполагается, что с помощью устройства, которое будет располагаться за ухом, человек, лишенный способности двигаться, например, в результате паралича, сможет набирать текст на компьютере и общаться с внешним миром фактически силой мысли. При этом скорость набора текста будет составлять около 40 слов в минуту.

Успешные испытания уже были проведены на мышах — в 87% случаев вживление чипа с нитями у грызунов завершились успешно. Эксперименты с человеческим мозгом пока еще не проводились.

По словам Илона Маска, сама процедура будет выполняться при помощи робота и будет безопасной и безболезненной, как, например, коррекция зрения лазером.

«Это небольшое вмешательство», — утверждает инженер. Однако, он признал, что на получение лицензии от Министерства здравоохранения и социальных служб США понадобится некоторое время.

Бизнесмен уверен, что с помощью решений Neuralink можно будет не только успешно лечить болезнь Паркинсона или Альцгеймера, но и «сохранить и усилить» функции мозга у здоровых людей. Маск заявил, что его чипы будут в 1000 раз эффективнее, чем другие стимулирующие устройства, а продолжительность их службы составит «пару десятилетий».

Несмотря на объективно благородные цели Маска, многие эксперты настроены к Neuralink скептически. Как рассказал Business Insider терапевт и основатель компании Neurofeedback Neuroboost Филипп Хейлер, система имплантации несет в себе много рисков.

«Когда доктор вскрывает череп пациента, чтобы интегрировать в него нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ), появляется сразу несколько угроз — повреждение мозга, воспламенение и рубцевание. Нужно задать себе вопрос, в чем преимущество такого метода относительно других интерфейсов, например, тачскринов или голосовых помощников типа Alexa», — заявил Хейлер.

Томас Штиглиц из Департамента биомедицинских микротехнологий Фрайбургского университета считает, что долгосрочные планы Neuralink слишком хороши, чтобы быть правдой.

«Мне кажется, долгосрочные цели Neuralink нереалистичны, или, по крайней мере, не стоит формулировать их в таком виде… Невозможно загрузить данные из какого-то источника и поместить их обратно в мозг. Если в научной фантастике это смотрится неплохо, то в реальной жизни такого просто нет», — сообщил Штиглиц.

По словам главы Департамента нейроинтерфейсов и дешифровки мозговых сигналов университета Тюбингена Мартина Шпюлера, шумиха вокруг нейрокомпьютерного интерфейса, чье предназначение заключается в обмене информацией между мозгом и электронным устройством, не обоснована.

Шпюлер говорит о том, что существующие неинвазивные технологии не предназначены для повседневного использования, как чипы Илона Маска, но у всего есть своя цена.

«Нынешние технологии не позволяют, например, с помощью силы мысли писать сообщения, пока ты едешь на работу на автобусе. С инвазивными НКИ совсем другая история — но связанные с ней риски слишком высоки», — объясняет эксперт.

Нейрочип Neuralink: действительно ли мы будем вживлять гаджеты в мозг

Ученые и биотехнологи давно разрабатывают протезы, которые бы могли заменить отдельные участки мозга. Это необходимо при инсультах или заболеваниях мозга — таких как рассеянный склероз, деменция, болезнь Альцгеймера или Паркинсона.

Итог этих разработок — нейропротезы двух типов:

• Роботизированные — управляются электродами, которые имплантируют в мозг. Их вживляют тем, кто полностью парализован и не может управлять своим телом;
• Те, в которых электроды присоединяют к оставшимся нервным окончаниям утраченной конечности. Они помогают людям, которые лишись руки или ноги.

Впервые подобный протез представил в 2012-м невролог Теодор Бергер из США. Правда, испытания проводились только на крысах.

Самый простой протез, который взаимодействует с мозгом — это слуховой аппарат с имплантом, который используют с 1960-х годов. Он использует нейронные связи между ухом и мозгом.

Еще одно важное направление — создание нейропротезов, которые помогут создать новые нейронные связи вместо утраченных. Они посылают нужные сигналы и тренируют мозг, — как тренируют человека, который заново учится ходить после травмы. Это помогает и при тяжелых болезнях, и при проблемах с памятью.

Есть отдельные случаи того, как пациентам вживляли нейроинтерфейсы — или их прототипы — чтобы компенсировать утраченные функции:

• Например, 53-летняя парализованная американка, которая, с помощью имплантов в мозге, научилась управлять роботизированной кроватью.

• Испанец Нил Харбиссон утратил способность различать цвета. Ему вживили специальную камеру, преобразующую цвет в звук и отправляющую информацию во внутреннее ухо

• Американец Натан Коупленд получил серьезную травму позвоночника. С помощью нейрочипа он научился управлять искусственной рукой и даже протянул ее Бараку Обаме на встрече.

Однако все это единичные примеры, и в массовое производство такие интерфейсы не поступали.

Недавно ученые открыли биосинтетический материал, который можно вживлять в мозг человека, чтобы соединить его с искусственным интеллектом. В отличие от многих других, он не отторгается тканями и не оставляет видимых повреждений. Возможно, именно его будут использовать для будущих «киборгов».

На создание действующих нейроимплантов, которые помогут восстанавливать поврежденные участки мозга, ученые отводят еще около 10 лет. Зато импланты, которые используют и расширяют возможности здорового мозга, как мы видим, уже есть. Возможно, с их помощью совсем скоро мы будем управлять не только компьютером или смартфоном, но и всеми устройствами вокруг нас.

Ученые рассказали, на сколько процентов работает мозг

Ученые развеяли популярнейший миф о том, что человеческий мозг задействован лишь на 10% своих истинных возможностей.

Фото Shutterstock.com

В начале прошлого века прогремела серия исследований, в которых эксперты установили, что около 90% объема нашего мозга заполнено глиальными клетками. Это своего рода «навигаторы», которые направляют данные между нейронами.

На тот момент ученые подтвердили, что человеческий мозг не разгоняется на полную мощь, а функционирует фрагментарно, задействуя нужный в определенный момент участок.

Эксперты отметили, что мозг можно и даже необходимо нагружать и стимулировать, однако соотнести его работу с процентной оценкой полной или частичной «эффективности» нельзя.

Напомним, новое антропологическое исследование Йельского университета гласит о том, что именно благодаря нашим предкам, которые питались в основном очень жирной пищей, человечество может похвастаться большим и развитым головным мозгом. 

Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

На сколько процентов работает мозг человека? Узнайте, сколько процентов мозга использует человек

Ученые еще с очень давних пор пытались узнать, на сколько процентов работает мозг человека. Эти поиски не раз приводили к всевозможным заблуждениям и ложным теориям. Одни исследователи утверждают, что человек использует мозг на один лишь процент от имеющегося потенциала, другие дают 15-20 процентов. Обычные же люди начинают возражать и отмечают, что мозг у них работает всюду и всегда, обеспечивая дыхание, сердечный ритм и много чего еще. Безусловно, это так. Но, говоря о том, на сколько процентов работает мозг человека, ученые подразумевают скрытые возможности и интеллектуальный потенциал.

Немного анатомии

ЦНС включает в себя головной и спинной мозг, которые, в свою очередь, представлены двумя видами клеток: нейронами и глиоцитами. Нейроны выступают главными носителями информации, принимают входные сигналы через дендриты, напоминающие ветки деревьев, и отсылают выходные сигналы по аксонам, похожим на кабели. Каждый нейрон включает до десяти тысяч дендритов и всего лишь один аксон. Зато аксоны могут быть в тысячу раз длиннее самих нейронов: до четырех с половиной метров. Области, где соприкасаются дендриты и аксоны, именуются синапсами. Это нечто вроде тумблеров, соединяющих между собой нейроны и превращающих мозг в единую сеть. Именно в синапсах электрические импульсы трансформируются в химические сигналы.

Глиоциты – клетки мозга человека, служащие каркасной конструкцией, они играют роль чистильщиков, устраняют отмершие нейроны. Всего же глиоцитов в пятьдесят раз больше, нежели нейронов. Особенности мозга человека таковы, что в нем одновременно присутствуют до двухсот миллиардов нейронов, пять миллионов километров аксонов, один квадриллион синапсов. Число вариантов совершения обмена информацией превышает содержание атомов во Вселенной. Действительно, потенциал безграничен. Почему тогда мы лишь в такой малой степени задействуем мозг? Попробуем разобраться.

Уровень нагрузки

Приведем пример. Допустим, выпускнику математического факультета и тридцатилетнему алкоголику дали одинаковое задание: умножить 63 на 58. Действие совсем несложное, но кому из них для его осуществления придется задействовать больший процент мозга? Немудрено догадаться, что второму. А почему? Потому что математик умнее? Вовсе нет. Просто он более натренирован в этом деле, и для решения примера ему требуется гораздо меньшая нагрузка. Однако изначально и у одного, и у второго человека возможности приблизительно равные. И число нейронов у них также примерно одинаково. Различие состоит только в количестве взаимосвязей между ними, но, как известно, разорванные связи можно восстановить и даже обзавестись новыми. Поэтому у алкоголика возможности для интеллектуального роста, безусловно, есть.

Опыты на обезьянах

Майкл Мезернич, преподаватель университета из Сан-Франциско, интересующийся тем, на сколько процентов работает мозг человека, провел несколько опытов на обезьянах. Он посадил животных в клетки, а за их пределами поместил контейнеры с бананами. Пока приматы пытались достать фрукты, Мезернич делал компьютерные снимки их мозга. Он установил, что по мере развития умений обезьян увеличивалась и площадь той части мозга, которая обеспечивала выполнение задачи. Как только животные смогли полностью овладеть техникой и с легкостью извлекать бананы, рассматриваемый участок мозга приобрел прежние размеры. Таким образом, связи нейронов укрепились, и реакции стали протекать уже без приложения усилий, автоматически. А это сразу же открыло потенциал для еще большего роста.

Экстремальные ситуации

Сколько процентов мозга использует человек, находясь в экстремальной ситуации? Точной цифры никто не скажет, однако известно, что в этом случае скорость восприятия растет просто фантастическими темпами. Некоторые пережившие катастрофы люди отмечали, что чувствовали в момент опасности, что время будто остановилось, и это давало им возможность для маневров. Неплохо было бы, чтобы такая способность была нам присуща и в повседневной жизни, а не только в период сильного потрясения. Но возможно ли это? Если и возможно, то крайне опасно. Только представьте, сколько энергии требуется мозгу в таком состоянии!

Мистические способности

Есть люди, которые силой мысли двигают предметы, вращают стрелки на часах, рассеивают лучи лазера и тому подобное. Наверняка многие слышали о таких магах и чародеях. Кто они – сверхлюди или мистификаторы? А может, такие способности есть у каждого из нас, просто они дремлют? Возможно, природа намеренно ограничивает нас, сохраняя запас на какой-либо непредвиденный случай. Важно не то, на сколько процентов работает мозг человека, а то, каким образом мы расходуем интеллект. Чем люди умнее, тем больше они стремятся удовлетворять свои эгоистичные потребности. Так, Гитлер был очень одаренным человеком, но что из этого вышло? Море слез, океаны крови. Приведем в пример других гениев: Никола Тесла, Альберт Эйнштейн, Леонардо да Винчи. В своей жизни они многого достигли, однако известно, что были алчными, эгоистичными и властолюбивыми. Дали бы кому-то из них в руки власть, возможно, последствия были бы такими же.

Сколько процентов мозга использует человек

Если люди не меняются внутренне, не растут духовно, то и свои скрытые способности применять не могут. Так все-таки, какой процент мозга использует человек? Чтобы удовлетворить животные инстинкты, нам хватит и трех процентов. Чтобы суметь обеспечить себя едой – еще два. Для формирования коммуникативных навыков достаточно пяти процентов, столько же требуется для процесса обучения. Вот, в общем-то, и все! Темные кладовые мозга могут раскрыться перед нами только в том случае, если мы будем стремиться к большему, заниматься развитием когнитивных способностей, решать логические задачи и головоломки, познавать мир и совершенствовать себя как личность.

Как работает мозг

Количество нейронов в мозге новорожденного ребенка больше, нежели у взрослого. Однако между клетками еще почти нет связей, поэтому малыш не может грамотно использовать свой мозг. Изначально новорожденный почти не слышит и не видит. Если даже нейроны сетчатки чувствуют свет, они не могут передать информацию в кору больших полушарий, потому как еще не образовали связей с другими нейронами. То есть глаза свет видят, но мозг это не воспринимает. Постепенно нужные связи образуются, взаимодействующая со зрением часть мозга активизирует работу, в результате ребенок начинает видеть свет, затем – силуэты предметов, цвета, оттенки и так далее. Но наиболее удивительно, что такие связи способны образовываться лишь в детстве.

Развитие навыков и умений

Скажем, когда ребенок не мог ничего видеть в раннем возрасте из-за врожденной катаракты, то даже если ему в уже взрослом состоянии сделают операцию, он все равно будет слепым. Это подтверждают жестокие опыты, проводимые на котятах. Им зашивали глаза, когда они только появлялись на свет, а снимали швы уже во взрослом возрасте. Несмотря на то, что глаза у животных были здоровыми и видели свет, они так и оставались слепыми. Это же относится к слуху и в определенной степени к иным способностям: осязанию, вкусу, обонянию, речи, чтению, ориентации в пространстве и так далее. Отличный пример – дети-маугли, воспитанные животными в лесу. Поскольку в детстве они не тренировали умение говорить, во взрослом возрасте им будет не под силу освоить человеческую речь. Зато они могут ориентироваться в пространстве так, как не сможет никто из людей, выросших в цивилизации.

Как повысить эффективность работы мозга

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что то, на сколько процентов работает мозг человека, зависит от степени его натренированности. Чем больше загружен мозг, тем эффективнее он функционирует. Причем у детей он более восприимчивый и гибкий, поэтому им легче приспособиться к новой ситуации, например, освоить компьютерную программу, выучить иностранный язык. Кстати, никогда не знаешь, как именно проявится приобретенное в детском возрасте умение. К примеру, человек, который, будучи ребенком, занимался лепкой, рисованием, вязанием, каким-либо видом рукоделия и тем самым тренировал мелкую моторику рук, имеет все шансы стать отличным хирургом и с легкостью осуществлять точные, филигранные операции, при которых любое неверное движение может привести к неудаче. Вот почему тренировать мозг следует с самого детства. И тогда любые великие открытия будут по силам!

Как коронавирус может повлиять на мозг? | События в мире — оценки и прогнозы из Германии и Европы | DW

В последнее время появились многочисленные доказательства того, что новый коронавирус SARS-CoV-2 активно атакует не только легкие и дыхательные пути, но и другие органы человеческого тела. Тяжелый ущерб может быть также нанесен сердцу, кровеносным сосудам, нервным тканям, и коже.

Британские неврологи опубликовали в журнале Brain шокирующие данные о том, что коронавирус может стать причиной серьезных повреждений мозга даже у пациентов с легкими симптомами COVID-19 или у тех, кто уже выздоровел.

Неврологи Университетского колледжа Лондона диагностировали острый рассеянный энцефаломиелит у более чем 40 британских пациентов с COVID-19. Это воспалительное заболевание приводит к дегенеративному разрушению центральной нервной системы, которое поражает так называемую миелиновую оболочку нервных клеток головного и спинного мозга.

Различные последствия заболевания COVID-19

Двенадцать из этих пациентов страдали от воспаления центральной нервной системы, десять — от преходящей энцефалопатии (заболевание мозга. — Ред.) с бредом или психозами, у восьми был инсульт, еще у восьми — повреждение нервов, в основном с синдромом Гийена-Барре. Это аутоиммунная реакция, которая атакует нервные клетки, вызывает паралич и в 5 процентов случаев заканчивается смертью. Из-за таких осложнений умерла одна из пациенток в возрасте 59 лет.

«COVID-19 атакует мозг так, как мы не видели ни у одного из вирусов ранее», — заявил ведущий автор исследования и консультант Университетского колледжа Лондона Майкл Занди. Необычными являются серьезные повреждения мозга даже у пациентов с легкими симптомами.

Больные COVID-19 в Бразилии

Новые клинические исследования заболеваний, вызванных коронавирусом, подтверждают опасения, что у некоторых пациентов COVID-19 может вызывать долгосрочные проблемы со здоровьем. Многие пациенты чувствуют одышку и усталость еще долго после выздоровления. Другие выздоровевшие страдают от онемения конечностей, слабости, проблем с памятью.

«С точки зрения биологии у острого рассеянного энцефаломиелита есть сходство с рассеянным склерозом, но он протекает тяжелее. У некоторых пациентов начинаются длительные проблемы со здоровьем, другие же хорошо восстанавливаются», — отметил Занди.

Масштаб осложнений еще предстоит выяснить

Он также добавил, что весь спектр вызываемых SARS-CoV-2 заболеваний и осложнений еще, вероятно, даже не выявлен, ведь многие пациенты находятся в больницах в слишком тяжелой форме, чтобы делать им исследования мозга или проводить другие процедуры.

«Мы хотели бы обратить внимание врачей всего мира на эти осложнения при коронавирусе», — заявил Занди. По его словам, пациенты с когнитивными нарушениями, проблемами с памятью, усталостью, глухотой или слабостью должны обязательно проконсультироваться у невролога.

Шокирующие примеры из практики

Также были опубликованы тревожные единичные случаи из практики. Например, 47-летняя женщина после недели кашля и высокой температуры внезапно почувствовала головную боль и онемение правой руки. В больнице она стала сонной и ни на что не реагировала. Во время экстренной операции ей пришлом удалить часть черепа, чтобы снизить давление из-за отека мозга.

55-летняя пациентка, которая ранее не страдала от психических заболеваний, в день выписки из больницы начала вести себя странно. Она надевала и снимала свое пальто снова и снова, затем у нее начались галлюцинации, дома она увидела обезьян и львов. В больнице ей выписали антипсихотические медикаменты.

Тысячи случаев повреждения мозга при «испанке»

Британские неврологи опасаются, что у некоторых пациентов COVID-19 может оставлять такие повреждения мозга, которые станут заметны лишь в последующие годы. Согласно исследованию, подобные осложнения были у пациентов также и после губительного испанского гриппа 1918-1920 годов. Вероятно, почти у миллиона человек также были осложнения в виде повреждения мозга.

«Конечно, мы надеемся, что такого не случится. Но раз мы столкнулись с пандемией такого масштаба, которая коснется большой части населения, мы должны быть наготове», — подчеркнул Майкл Занди.

Смотрите также: 

• Как коронавирус изменил мир

  Европа открыла внутренние границы

  С 15 июня большинство стран-членов ЕС восстановили свободное перемещение внутри Евросоюза и Шенгенской зоны. Ограничения, введенные из-за пандемии коронавируса в марте этого года, сняты для всех государств ЕС, кроме Швеции. Неблагоприятная эпидемиологическая ситуация там, ставшая результатом шведского «особого пути» борьбы с COVID-19, не соответствует критериям ЕС для открытия внутренних границ.

• Как коронавирус изменил мир

  Евросоюз спасает свою экономику

  Брюссель выделил 500 миллиардов евро для помощи странам-членам ЕС, сильнее всего пострадавшим от последствий пандемии. Планируется также создать временный Фонд восстановления (Recovery Fund), средства из которого будут направлены на оздоровление европейской экономики.

• Как коронавирус изменил мир

  130 млрд евро для поддержки немецкой экономики

  Меры по преодолению экономических последствий пандемии коронавируса приняли и власти Германии. Объем антикризисной программы на 2020-2021 годы, утвержденной правительством ФРГ, составляет 130 млрд евро. До конца года в стране будет снижена ставка НДС с 19% до 16%, семьям выплатят по 300 евро на каждого ребенка, а пострадавшим от карантинных мер отраслям выделят до 25 млрд евро.

• Как коронавирус изменил мир

  Приложение Corona-Warn-App отследит контакты с больными коронавирусом

  В Германии появилось официальное приложение Corona-Warn-App, предупреждающее о возможной опасности заражения коронавирусом. Оно будет фиксировать перемещение владельцев смартфонов и уведомлять их о контакте с человеком, инфицированным SARS-CoV-2, что поможет проследить и разорвать цепочки заражений вирусом. Скачать приложение можно в Google Play Store и Apple Store.

• Как коронавирус изменил мир

  Перенос «Оскаров», отмена «Евровидения»

  Из-за пандемии коронавируса по всему миру были отменены или отложены запланированные на 2020 год мероприятия. Церемонию вручения премии американской киноакадемии «Оскар» перенесли с 28 февраля на 25 апреля. Большинство кинокомпаний были вынуждены прервать производство фильмов. Отмененный конкурс «Евровидение-2020» состоялся в виде онлайн-концертов.

• Как коронавирус изменил мир

  Олимпиада и ЧЕ по футболу — не ранее 2021 года

  Жертвами коронавируса стали также Олимпийские игры в Токио и чемпионат Европы по футболу: оба мероприятия перенесены на 2021 год. МОК долго пытался спасти Олимпиаду, но в итоге был вынужден отложить ее. Аналогичное решение приняли и в УЕФА на совещании представителей 55 национальных футбольных федераций, входящих в европейский футбольный союз.

• Как коронавирус изменил мир

  Коронавирус — не помеха параду в России

  Несмотря на неблагоприятную эпидемиологическую ситуацию в РФ, поводом для отмены парада по случаю 75-й годовщины Победы коронавирус не стал. По указу Владимира Путина мероприятие состоится 24 июня — в день, когда парад прошел в столице в 1945 году. Не отменен в стране и референдум по внесению поправок в конституцию, назначенный на 1 июля. ВОЗ предостерегает Россию от проведения обоих мероприятий.

• Как коронавирус изменил мир

  Тунис объявил о победе над коронавирусом

  Первой страной, объявившей о полной победе над коронавирусом, стал Тунис. Премьер-министр страны Элиас Фахфах заявил, что возможность второй волны минимальна, хотя и призвал граждан сохранять бдительность. Власти Туниса намерены открыть границы 27 июня. Прибывающие в страну туристы должны будут предоставить справку об отрицательном тесте на коронавирус.

• Как коронавирус изменил мир

  В Пекине — новая вспышка SARS-CoV-2

  Несмотря на то, что во многих странах количество заражений SARS-CoV-2 идет на спад, не исключена опасность второй волны. Так, в КНР вновь зафиксирована вспышка COVID-19, число заболевших превысило 100 человек. Новым очагом стал продовольственный рынок «Синьфади». Власти Пекина ограничили автомобильное сообщение столицы с другими районами страны, чтобы уменьшить риск распространения заболевания.

• Как коронавирус изменил мир

  Когда появится вакцина от коронавируса?

  На появление вакцины от коронавируса надеются во всем мире. Число лабораторий, работающих над ее созданием, велико. У ученых уже есть несколько вариантов вакцины, их тестируют на животных. ФРГ, Франция, Италия и Нидерланды объединились в альянс, чтобы после создания препарата совместно обеспечить вакциной все страны ЕС. Но, судя по всему, вакцина появится на рынке не ранее середины 2021 года.

  Автор: Марина Барановская

Как работает мозг? — InformedHealth.org

Мозг работает как большой компьютер. Он обрабатывает информацию, которую получает от органов чувств и тела, и отправляет сообщения обратно в тело. Но мозг может делать гораздо больше, чем машина: люди думают и испытывают эмоции своим мозгом, и это корень человеческого интеллекта.

Человеческий мозг размером примерно с два сжатых кулака и весит около 1,5 кг. Снаружи он немного похож на большой орех, со складками и трещинами.Ткань мозга состоит из примерно 100 миллиардов нервных клеток (нейронов) и одного триллиона поддерживающих клеток, которые стабилизируют ткань.

Существуют различные отделы головного мозга, каждый со своими функциями:

• головной мозг

• промежуточный мозг, включая таламус, гипоталамус и гипофиз

• ствол мозга, включая средний мозг, мосты и мозгового вещества

• мозжечка

Структура головного мозга

Головной мозг состоит из правой и левой половины, известных как правое и левое полушария.Два полушария связаны толстым пучком нервных волокон, называемым мозолистым телом. Каждое полушарие состоит из шести областей (долей), которые выполняют разные функции. Головной мозг контролирует движение и обрабатывает сенсорную информацию. Здесь производятся осознанные и бессознательные действия и чувства. Он также отвечает за речь, слух, интеллект и память.

Функции двух полушарий в значительной степени различаются: в то время как левое полушарие отвечает за речь и абстрактное мышление у большинства людей, правое полушарие обычно отвечает за пространственное мышление или образы.Правая часть мозга контролирует левую часть тела, а левая часть мозга контролирует правую часть тела. Это означает, что повреждение левого полушария в результате, например, инсульта может привести к параличу правой части тела.

Левая кора головного мозга отвечает за речь и язык. Правая кора головного мозга предоставляет пространственную информацию, например, где ваша ступня находится в данный момент. Таламус обеспечивает головной мозг сенсорной информацией от кожи, глаз и ушей, а также другой информацией.Гипоталамус регулирует такие вещи, как голод, жажда и сон. Вместе с гипофизом он также регулирует гормоны в вашем организме.

Ствол головного мозга передает информацию между мозгом, мозжечком и спинным мозгом, а также контролирует движения глаз и мимику. Он также регулирует жизненно важные функции, такие как дыхание, артериальное давление и сердцебиение.

Мозжечок координирует движения и отвечает за равновесие.

Как снабжается мозг кровью?

Мозгу необходим постоянный приток кислорода, глюкозы и других питательных веществ.По этой причине у него особенно хорошее кровоснабжение. Каждая сторона головного мозга получает кровь по трем артериям:

• Спереди, передняя мозговая артерия снабжает ткань позади лба и под макушкой (верхняя часть головы).

• Средняя мозговая артерия важна для боковых сторон и областей, которые находятся дальше внутри мозга. Передняя и средняя мозговые артерии отделились от внутренней сонной артерии, главного кровеносного сосуда на шее.

• Задняя мозговая артерия кровоснабжает затылок, нижнюю часть мозга и мозжечок. Он снабжается кровью из позвоночных артерий, которые также являются главными артериями шеи.

Прежде чем три артерии достигают «своей» области мозга, где они разделяются на более мелкие ветви, они оказываются близко друг к другу под мозгом. В этой области они соединены друг с другом более мелкими кровеносными сосудами, образуя структуру, похожую на транспортную развязку.Артерии связаны друг с другом и в других областях. Преимущество этих соединений состоит в том, что проблемы с кровоснабжением в головном мозге можно до некоторой степени компенсировать: например, если ветвь артерии постепенно сужается, кровь все еще может поступать в ту часть мозга, которую она снабжает этими альтернативными путями. (побочный кровоток).

Мельчайшие ветви (капилляры) артерий в головном мозге снабжают клетки мозга кислородом и питательными веществами из крови, но они не пропускают другие вещества так же легко, как аналогичные капилляры в остальной части тела.Медицинский термин для этого явления — «гематоэнцефалический барьер». Например, он может защитить нежный мозг от токсичных веществ в крови.

После того, как кислород прошел в клетки, бедная кислородом кровь оттекает по венам головного мозга (вены головного мозга). Вены несут кровь к более крупным кровеносным сосудам, известным как синусы. Стенки носовых пазух укреплены прочной мембраной (твердой мозговой оболочкой), которая также помогает им сохранять форму. Это позволяет держать их постоянно открытыми и облегчает приток крови к венам на шее.

Источники

• Менче Н. (ред.) Biologie Anatomie Physiologie. Мюнхен: Urban & Fischer / Elsevier; 2012.

• Pschyrembel W. Klinisches Wörterbuch. Берлин: Де Грюйтер; 2014.

• Шмидт Р., Ланг Ф., Хекманн М. Physiologie des Menschen: mit Pathophysiologie. Гейдельберг: Спрингер; 2011.

• Информация о здоровье IQWiG написана с целью помочь люди понимают преимущества и недостатки основных вариантов лечения и здоровья услуги по уходу.

  Поскольку IQWiG — немецкий институт, некоторая информация, представленная здесь, относится к Немецкая система здравоохранения. Пригодность любого из описанных вариантов в индивидуальном случай можно определить, посоветовавшись с врачом. Мы не предлагаем индивидуальных консультаций.

  Наша информация основана на результатах качественных исследований. Это написано команда медицинские работники, ученые и редакторы, а также рецензируются внешними экспертами. Ты сможешь найти подробное описание того, как создается и обновляется наша медицинская информация в наши методы.

Сколько энергии потребляет мозг?

• Опубликовано1 фев 2019
• Отзыв написан1 февраля 2019 г.
• Автор Майкл В. Ричардсон
• Источник BrainFacts / SfN

istock.com / marrio31

Как и всем остальным частям вашего тела, вашему мозгу для работы нужна энергия. Саймон Лафлин, профессор кафедры зоологии Кембриджского университета, объясняет, почему мозгу нужно так много энергии, как он использует энергию и как эти потребности повлияли на нашу эволюцию.

Сколько энергии требуется мозгу?

У среднего взрослого человека в состоянии покоя мозг потребляет около 20 процентов энергии тела. Основная функция мозга — обработка и передача информации с помощью электрических сигналов — очень и очень затратна с точки зрения использования энергии.

Точные проценты установить трудно, но у нас есть довольно хорошие оценки того, куда идет эта энергия, хотя она варьируется в зависимости от области мозга. В коре головного мозга мышей около четверти энергии мозга идет на поддержание самих нейронов и глиальных клеток — процессов, через которые проходят все клетки, чтобы оставаться живыми. Остальные 75 процентов используются для передачи сигналов — отправки и обработки электрических сигналов по цепям мозга. Эти числа кажутся очень похожими у людей.

Основная часть этой энергии расходуется в синапсах — крошечных промежутках между клетками мозга, через которые отправляются и принимаются сигналы. Там клетки постоянно закачивают ионы в промежуток между клетками, обменивая калий и натрий для создания электрических зарядов. Это перекачивающее действие является фундаментальным для работы мозговых цепей, но они очень энергоемкие.

Некоторым частям или областям мозга требуется больше энергии, чем другим?

Между двумя основными типами тканей мозга — серым веществом и белым веществом — серое вещество требует гораздо больше энергии, чем белое вещество.Белое вещество, состоящее из пучков аксонов, содержит большое количество миелина — жирового вещества, которое окружает аксоны, чтобы изолировать их и препятствовать утечке электричества. Из-за этой изоляции белое вещество использует примерно на 20–25 процентов больше энергии, чем серое вещество, которое состоит из дендритов, тел клеток и участков синапсов.

Некоторые функции требуют больше энергии, чем другие. Области мозга, отвечающие за обработку слуха, требуют больше энергии, чем обонятельная система или области мозга, отвечающие за память.Для слуха требуется очень быстрая и точная сигнализация — было бы невыгодно задерживать звук опасности каким-либо образом. Относительно медленные процессы, такие как обоняние, не требуют такой интенсивной энергии.

Вы тратите больше энергии, когда много думаете или выполняете сложные задачи?

Следует иметь в виду два важных фактора. Мозгу для работы требуется эта дорогостоящая электрическая энергия. И твой мозг никогда не отключается. Даже когда вы спите ночью, мозг потребляет примерно столько же энергии, сколько днем.Пока вы отдыхаете, ваши нейроны постоянно общаются, сообщая друг другу, что происходит. Их постоянная бдительность — это то место, где расходуется большая часть энергии.

Если для выполнения конкретной задачи требуется определенная область мозга, потребности этой области в энергии возрастают. Вы можете увидеть увеличение на сканировании фМРТ — область будет ярко-красной, где цепи особенно активны. Если вы разговариваете с другим человеком, область Брока — область, связанная с формированием речи — станет более активной.Несмотря на то, что вы можете предположить по ярким цветам, увеличение энергии незначительное — максимум восемь процентов. В отличие от мышц ноги, где потребление энергии может увеличиваться в три-четыре раза при ходьбе по сравнению с тем, когда вы сидите, мозгу требуется относительно постоянное количество энергии — независимо от того, делаете ли вы что-то сложное, например, решаете сложную математическую задачу или глядя в космос. Увеличение незначительно по сравнению с большим количеством энергии, которое требуется в качестве исходного уровня.

Существует миф, что вы используете только 10 процентов своего мозга, а волшебная таблетка может разблокировать оставшиеся 90 процентов.Большая часть ваших нейронов относительно молчаливы в течение долгого времени, ожидая активации при активации. Но они делают это, чтобы оставаться энергоэффективными. Если вы каким-то образом утроите количество нейронов, активируемых одновременно, потребности мозга в кислороде резко увеличатся, возможно, используя столько же, сколько и мышцы ног во время спринта.

Повлияли ли потребности мозга в энергии на эволюцию человека?

У мозга нет резерва энергии, который можно было бы хранить на тот момент, когда она понадобится.В отличие от мышц, которые могут накапливать излишки углеводов, мозг нуждается в постоянном снабжении кислородом и энергией, чтобы нормально работать. Если кровоснабжение мозга прекращается или нарушается — например, во время инсульта или травмы головы — нейроны начинают быстро отключаться. Это может показаться недостатком, но это неотъемлемая часть работы мозга. Если бы в мозгу были клетки, хранящие резервную мощность, эти клетки занимали бы пространство между нейронами. Это увеличило бы длину распространения электрических сигналов, и для этого им потребовалось бы больше энергии.У ранних организмов могла быть нервная система, которая включала в себя такие средства защиты от сбоев, но за миллионы лет эволюции мы пожертвовали этой резервной мощностью ради эффективности. Это делает нас уязвимыми к травмам, но также позволяет нам использовать сложные схемы мозга.

Об авторе

Майкл В.Ричардсон

Майкл В. Ричардсон — писатель и редактор из Бруклина, штат Нью-Йорк, освещающий самые разные темы — от мозга и поведения до окружающей среды.

BrainFacts.org приветствует все ваши вопросы, связанные с мозгом.

Каждый месяц мы выбираем один вопрос читателя и получаем ответ от ведущего нейробиолога. Всегда что-то интересовало?

Заявление об отказе от ответственности: BrainFacts.org предоставляет информацию о понимании причин, симптомов и исходов заболеваний головного мозга. Он не предназначен для предоставления пациентам конкретных медицинских или иных советов. Посетители, заинтересованные в медицинской консультации, должны проконсультироваться с врачом.

Имя* Пожалуйста, введите ваше имя.

Фамилия* Пожалуйста, введите свою фамилию.

Адрес электронной почты* Пожалуйста, введите Ваш адрес электронной почты. Адрес электронной почты недействителен.

Город

Состояние Выберите OneAlabamaAlaskaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict Of ColumbiaFloridaGeorgiaHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaOhioOklahomaOregonPennsylvaniaRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaWashingtonWest VirginiaWisconsinWyoming

Страна Выберите OneUnited StatesCanadaUnited KingdomIrelandAustraliaNew Zealand ——————- AfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическую Республику TheCook IslandsCosta RicaCote D’ivoireCroatiaCubaCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland (Мальвинские) острова Фарерские IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-bissauGuyanaHait Остров iHeard и МакДональда IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Исламская Республика ofIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика ofKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народная Демократическая RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Арабская JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, бывшая югославская Республика ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные Штаты ofMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Территория, оккупированнаяПанамаПапуа-Новая ГвинеяПарагвайПеруФилиппиныПиткэрнПольшаПортугалияПуэрто-РикоКатарВоссоединениеРумынияРоссийская ФедерацияРуандаСвятая ЕленаСент-Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Пьер и Мик uelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Том и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbia и MontenegroSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Джорджия и Южные Сандвичевы IslandsSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTimor-lesteTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited арабского EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited Штаты Экваторияльная IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet Нам-Виргинские острова, Британские Виргинские острова, U.С. Уоллис и Футуна, Западная Сахара, Йемен, Замбия, Зимбабве,

.

Вопрос* Пожалуйста, введите свой вопрос.

Вопрос отправлен. Спасибо.

При отправке отзыва произошла ошибка. Пожалуйста, повторите попытку позже.

Анатомия мозга и принцип работы мозга

Что такое мозг?

Мозг — это сложный орган, который контролирует мысли, память, эмоции, осязание, моторику, зрение, дыхание, температуру, голод и все процессы, регулирующие наше тело.Вместе головной и спинной мозг, отходящие от него, составляют центральную нервную систему или ЦНС.

Из чего сделан мозг?

При среднем весе взрослого человека около 3 фунтов, его мозг состоит примерно на 60% из жира. Остальные 40% — это вода, белок, углеводы и соли. Сам мозг — это не мышца. Он содержит кровеносные сосуды и нервы, в том числе нейроны и глиальные клетки.

Что такое серое и белое вещество?

Серое и белое вещество — две разные области центральной нервной системы.В головном мозге серое вещество относится к более темной внешней части, тогда как белое вещество описывает более светлую внутреннюю часть под ней. В спинном мозге этот порядок обратный: белое вещество находится снаружи, а серое вещество находится внутри.

Серое вещество в основном состоит из сом нейронов (круглых центральных тел клеток), а белое вещество в основном состоит из аксонов (длинных стержней, соединяющих нейроны), обернутых миелином (защитное покрытие). Из-за разного состава частей нейрона на некоторых снимках они выглядят как отдельные оттенки.

Каждый регион выполняет свою роль. Серое вещество в первую очередь отвечает за обработку и интерпретацию информации, а белое вещество передает эту информацию другим частям нервной системы.

Как работает мозг?

Мозг посылает и принимает химические и электрические сигналы по всему телу. Различные сигналы управляют разными процессами, и ваш мозг интерпретирует каждый. Например, от одних вы чувствуете усталость, от других — боль.

Некоторые сообщения хранятся в головном мозге, в то время как другие передаются по позвоночнику и через обширную сеть нервов в отдаленные конечности. Для этого центральная нервная система полагается на миллиарды нейронов (нервных клеток).

Основные части мозга и их функции

На высоком уровне мозг можно разделить на головной мозг, ствол мозга и мозжечок.

Головной мозг

Головной мозг (передняя часть мозга) состоит из серого вещества (коры головного мозга) и белого вещества в его центре.Большая часть мозга, головной мозг, инициирует и координирует движение и регулирует температуру. Другие области головного мозга обеспечивают речь, суждение, мышление и рассуждение, решение проблем, эмоции и обучение. Другие функции связаны со зрением, слухом, осязанием и другими чувствами.

Кора головного мозга

Cortex в переводе с латыни означает «кора» и описывает внешнее серое вещество, покрывающее головной мозг. Кора имеет большую площадь поверхности из-за складок и составляет около половины веса мозга.

Кора головного мозга делится на две половины или полушария. Он покрыт гребнями (извилинами) и складками (бороздами). Две половины соединяются в большой глубокой борозде (межполушарная щель, также известная как медиальная продольная щель), которая проходит от передней части головы к спине. Правое полушарие контролирует левую сторону тела, а левая половина контролирует правую сторону тела. Две половины сообщаются друг с другом через большую С-образную структуру белого вещества и нервных путей, называемую мозолистым телом.Мозолистое тело находится в центре головного мозга.

Ствол мозга

Ствол головного мозга (середина головного мозга) соединяет головной мозг со спинным мозгом. Ствол мозга включает средний мозг, мост и продолговатый мозг.

• Средний мозг. Средний мозг (или средний мозг) представляет собой очень сложную структуру с рядом различных кластеров нейронов (ядер и колликулов), нервных путей и других структур. Эти функции облегчают выполнение различных функций, от слуха и движения до расчета реакции и изменений окружающей среды.Средний мозг также содержит черную субстанцию, область, пораженную болезнью Паркинсона, которая богата дофаминовыми нейронами и частью базальных ганглиев, которые обеспечивают движение и координацию.
• Pons. Мост является источником четырех из 12 черепных нервов, которые обеспечивают выполнение ряда действий, таких как производство слезы, жевание, моргание, фокусировка зрения, равновесие, слух и выражение лица. Названный от латинского слова «мост», мост представляет собой соединение между средним мозгом и продолговатым мозгом.
• Медулла. В нижней части ствола мозга, продолговатый мозг — это место, где головной мозг соединяется со спинным мозгом. Мозговое вещество необходимо для выживания. Функции мозгового вещества регулируют многие виды деятельности организма, включая сердечный ритм, дыхание, кровоток, а также уровни кислорода и углекислого газа. Головной мозг вызывает рефлексивные действия, такие как чихание, рвота, кашель и глотание.

Спинной мозг проходит от нижней части продолговатого мозга через большое отверстие в нижней части черепа.Поддерживаемый позвонками, спинной мозг передает сообщения к головному мозгу и остальному телу.

Мозжечок

Мозжечок («маленький мозг») — это часть мозга размером с кулак, расположенная в задней части головы, ниже височной и затылочной долей и выше ствола мозга. Как и кора головного мозга, она состоит из двух полушарий. Внешняя часть содержит нейроны, а внутренняя область сообщается с корой головного мозга. Его функция — координировать произвольные движения мышц и поддерживать осанку, баланс и равновесие.Новые исследования изучают роль мозжечка в мышлении, эмоциях и социальном поведении, а также его возможное участие в развитии зависимости, аутизма и шизофрении.

Оболочки мозга: мозговые оболочки

Три слоя защитного покрытия, называемые мозговыми оболочками , окружают головной и спинной мозг.

• Самый внешний слой, dura mater , толстый и прочный. Он состоит из двух слоев: периостальный слой твердой мозговой оболочки выстилает внутренний купол черепа (череп), а менингеальный слой находится под ним.Пространства между слоями позволяют проходить венам и артериям, которые снабжают кровью мозг.
• Паутинная оболочка представляет собой тонкий, похожий на паутину слой соединительной ткани, не содержащий нервов и кровеносных сосудов. Ниже паутинной оболочки находится спинномозговая жидкость или спинномозговая жидкость. Эта жидкость смягчает всю центральную нервную систему (головной и спинной мозг) и постоянно циркулирует вокруг этих структур, удаляя загрязнения.
• Мягкая мозговая оболочка представляет собой тонкую мембрану, которая охватывает поверхность мозга и повторяет его контуры.Мягкая мозговая оболочка богата венами и артериями.

Доли мозга и то, что они контролируют

Каждое полушарие головного мозга (части головного мозга) состоит из четырех частей, называемых долями: лобной, теменной, височной и затылочной. Каждая доля управляет определенными функциями.

• Лобная доля. Самая большая доля головного мозга, расположенная в передней части головы, лобная доля участвует в характеристиках личности, принятии решений и движении.Распознавание запаха обычно затрагивает части лобной доли. Лобная доля содержит область Брока, которая связана с речевой способностью.
• Теменная доля. Средняя часть мозга, теменная доля, помогает человеку идентифицировать объекты и понимать пространственные отношения (где тело сравнивается с объектами вокруг человека). Теменная доля также участвует в интерпретации боли и прикосновений к телу. В теменной доле находится зона Вернике, которая помогает мозгу понимать разговорный язык.
• Затылочная доля. Затылочная доля — это задняя часть мозга, отвечающая за зрение.
• Височная доля. Стороны мозга, височные доли участвуют в кратковременной памяти, речи, музыкальном ритме и некоторой степени распознавания запахов.

Более глубокие структуры мозга

Гипофиз

Гипофиз, который иногда называют «главной железой», представляет собой структуру размером с горошину, находящуюся в глубине мозга за переносицей.Гипофиз управляет функцией других желез в организме, регулируя отток гормонов из щитовидной железы, надпочечников, яичников и яичек. Он получает химические сигналы от гипоталамуса через стебель и кровоснабжение.

Гипоталамус

Гипоталамус расположен над гипофизом и посылает ему химические сообщения, контролирующие его функцию. Он регулирует температуру тела, синхронизирует режим сна, контролирует голод и жажду, а также играет роль в некоторых аспектах памяти и эмоций.

Миндалевидное тело

Маленькие миндалевидные образования, миндалевидное тело, расположено под каждой половиной (полушарием) головного мозга. Включенные в лимбическую систему, миндалины регулируют эмоции и память и связаны с системой вознаграждения мозга, стрессом и реакцией «бей или беги», когда кто-то ощущает угрозу.

Гиппокамп

Гиппокамп — изогнутый орган в форме морского конька на нижней стороне каждой височной доли, является частью более крупной структуры, называемой гиппокампальной формацией.Он поддерживает память, обучение, навигацию и восприятие пространства. Он получает информацию от коры головного мозга и может играть роль в болезни Альцгеймера.

Шишковидная железа

Шишковидная железа расположена глубоко в головном мозге и прикрепляется ножкой к вершине третьего желудочка. Шишковидная железа реагирует на свет и темноту и выделяет мелатонин, который регулирует циркадные ритмы и цикл сна и бодрствования.

Желудочки и спинномозговая жидкость

В глубине мозга четыре открытых участка с проходами между ними.Они также открываются в центральный позвоночный канал и область под паутинным слоем мозговых оболочек.

Желудочки производят спинномозговую жидкость , или CSF, водянистую жидкость, которая циркулирует внутри и вокруг желудочков и спинного мозга, а также между мозговыми оболочками. ЦСЖ окружает и смягчает спинной и головной мозг, вымывает отходы и загрязнения и доставляет питательные вещества.

Кровоснабжение мозга

Два набора кровеносных сосудов снабжают мозг кровью и кислородом: позвоночных артерий, и сонных артерий.

Наружные сонные артерии простираются вверх по бокам шеи, и именно там вы можете почувствовать пульс, прикоснувшись к этой области кончиками пальцев. Внутренние сонные артерии разветвляются в череп и циркулируют кровь к передней части мозга.

Позвоночные артерии следуют по позвоночному столбу в череп, где они соединяются в стволе мозга и образуют базилярную артерию , которая снабжает кровью задние части мозга.

Уиллисовский круг , петля кровеносных сосудов в нижней части мозга, которая соединяет основные артерии, циркулирует кровь от передней части мозга к задней и помогает артериальным системам общаться друг с другом.

Черепные нервы

Внутри черепа (купола черепа) находится 12 нервов, называемых черепными нервами:

• Черепной нерв 1: Первый — это обонятельный нерв , , который обеспечивает обоняние.
• Черепной нерв 2: зрительный нерв управляет зрением.
• Черепной нерв 3: Глазодвигательный нерв контролирует реакцию зрачка и другие движения глаза и ответвляется от области в стволе мозга, где средний мозг встречается с мостом.
• Черепной нерв 4: Блок управляет мышцами глаза. Он выходит из задней части средней мозговой части ствола мозга.
• Черепной нерв 5: тройничный нерв — самый большой и самый сложный из черепных нервов, выполняющий как сенсорную, так и двигательную функции. Он исходит из моста и передает ощущения от кожи головы, зубов, челюсти, носовых пазух, частей рта и лица к мозгу, обеспечивает функционирование жевательных мышц и многое другое.
• Черепной нерв 6: Отводящий нерв иннервирует некоторые мышцы глаза.
• Черепной нерв 7: лицевой нерв поддерживает движение лица, вкусовые, железистые и другие функции.
• Черепной нерв 8: вестибулокохлеарный нерв обеспечивает равновесие и слух.
• Черепной нерв 9: языкоглоточный нерв обеспечивает движение вкуса, уха и горла, а также выполняет множество других функций.
• Черепной нерв 10: блуждающий нерв обеспечивает ощущения вокруг уха и пищеварительной системы и контролирует двигательную активность в сердце, горле и пищеварительной системе.
• Черепной нерв 11: Добавочный нерв иннервирует определенные мышцы головы, шеи и плеча.
• Черепной нерв 12: Подъязычный нерв обеспечивает двигательную активность языка.

Первые два нерва берут начало в головном мозге, а оставшиеся 10 черепных нервов выходят из ствола мозга, который состоит из трех частей: среднего мозга, моста и продолговатого мозга.

Фактов о человеческом мозге: — Медицинский центр Уинстона

Факты о человеческом мозге:
80% мозга состоит из воды.
Мозг среднего взрослого мужчины весит около 1375 граммов.
Мозг заброшенного ребенка может быть значительно меньше, чем у здорового ребенка.
Состояние, называемое синестезией, может вызывать перекрытие чувств. Другими словами, некоторые люди могут ощущать вкус слов или слышать цвета.
Правая часть человеческого мозга отвечает за самопознание.
Любое повреждение клеток мозга не может быть восстановлено полностью.
В основании спинного мозга находится пучок нервов, которые наиболее чувствительны.
Мозг продолжает посылать электрические волновые сигналы примерно до 37 часов после смерти.
Ночью мозг намного активнее, чем днем.
Сам мозг не чувствует боли.
Мозг использует ту же мощность, что и 10-ваттная лампочка. Ваш мозг генерирует столько же энергии, сколько маленькая лампочка, даже когда вы спите.
С возрастом мозг теряет почти один грамм в год.
Только четыре процента клеток мозга работают, а остальные клетки остаются в резерве.
В нашем мозгу более 100 миллиардов нервных клеток.
Мозг взрослого человека составляет около 2% от общей массы тела.
Мужчины слушают левым полушарием мозга, а женщины — обоими полушариями.
Средний человеческий мозг весит около 3 фунтов.
Человеческий мозг может читать до 1000 слов в минуту.
Клетка человеческого мозга может вместить в 5 раз больше информации, чем Британская энциклопедия. Или любую другую энциклопедию, если на то пошло.
Человеческий мозг состоит из 60% белого и 40% серого вещества.
Человеческий мозг способен создавать больше идей, эквивалентных мозгу атомов Вселенной.
Человеческий мозг состоит из более чем 10 миллиардов нервных клеток и более 50 миллиардов других клеток и весит менее трех фунтов.
Человеческий мозг — самый мощный компьютер со скоростью обработки 3000+ ГГц.
Человеческий мозг очень мягкий, как масло.
Человеческий мозг перестает расти в возрасте 18 лет.
Человеческий мозг использует 20% энергии нашего тела и составляет только 2% от веса нашего тела.
Если разложить его, ваш мозг будет размером с наволочку.
Когда мы касаемся чего-либо, мы отправляем сообщение в наш мозг на скорости 124 миль в час.
Холодная погода улучшает память и концентрацию внимания человека.
Ширина среднего человеческого мозга составляет 140 мм.
Общая площадь человеческого мозга составляет около 25 000 квадратных сантиметров.
Масса мозжечка человека 150 г.
За всю жизнь долговременная память вашего мозга может хранить до 1 квадриллиона (1 миллиона миллиардов) отдельных битов информации.
Информация распространяется с разной скоростью в разных типах нейронов.
По оценкам, в человеческом мозге более 1 000 000 000 000 000 соединений.
Нервные импульсы к мозгу и от него проходят со скоростью 170 миль в час.
Нейроны продолжают расти на протяжении всей жизни человека.
В среднем вес взрослого женского мозга составляет около 1275 граммов.
В среднем в нашем мозгу происходит от 100 000 до 1 000 000 химических реакций.
Средняя человеческая голова весит около 10 фунтов.
Средняя длина человеческого мозга составляет около 167 мм, а его средняя высота — 93 мм.
Левая часть мозга человека контролирует правую часть тела, а правая часть мозга контролирует левую часть тела.
Нервная система передает сообщения в мозг со скоростью 180 миль в час.
В любви мозг выделяет тот же коктейль нейротрансмиттеров и гормонов, который выделяется амфетаминами, что приводит к учащению пульса, потере аппетита и сна, а также сильному чувству возбуждения.
Ваш мозг использует около 20% потребляемого вами кислорода и калорий.

Источник: https://www.disabled-world.com/medical/human-body-facts.php

в рубрике: Последние новости

Есть ли связь между разумом и телом, или наш мозг работает в одиночку?

Идея о том, что наш мозг похож на гигантский суперкомпьютер, координирующий и определяющий все, что мы делаем, в последние годы получила распространение. Также есть идеи, которые недавно считались научной фантастикой, например, загрузка Интернета прямо в наш мозг или создание нового типа человека с улучшенными когнитивными способностями.

В своей новой книге The Biological Mind Алан Джасанофф, профессор биологической инженерии Массачусетского технологического института, объясняет, почему эта «церебральная мистика» создает ложную дихотомию между мозгом и телом и игнорирует телесные влияния на нашу психологию химических веществ. в крови к бактериям в кишечнике.

Выступая из своего офиса в Массачусетском технологическом институте, он объяснил, почему легенда Red Sox Тед Уильямс заморозил свое тело; почему изменения температуры влияют на то, насколько голландская полиция стреляет из своего оружия; и почему идея загрузки Интернета прямо в наш мозг неуместна.

Фотография предоставлена ​​Hachette Book Goup

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Одна из основных концепций вашей книги — это то, что вы называете «церебральной мистикой». Можете ли вы объяснить, что это означает и почему такой взгляд на мозг искажает нашу истинную природу?

Эта книга в основном посвящена двум противоположным идеям: биологическому разуму, сосредоточенному на мозгу, в котором влияние остального тела и вне тела формирует то, что мы думаем и делаем, и церебральной мистике, комплексу стереотипов и идеалов. о мозге, которые склонны рассматривать его как изолированную и всемогущую сущность, почти как современную версию души.

Проблема дуалистического взгляда на мозг и его отношения с физическим телом и физическим миром заключается в том, что он заставляет нас видеть себя неестественно самодостаточными, как разумом, так и автономными агентами. Другими словами, мы рассматриваем себя как объекты, которые работают с внутри , поэтому мы менее чувствительны к вещам, которые влияют на нас на за пределами . Идея о том, что мозг — это машина, абстрактная сущность, такая как гигантский суперкомпьютер, существует некоторое время, в основном со времен компьютеров.Другие люди использовали квантовую аналогию для мозга. Но представление о мозге как о компьютере является наиболее распространенным в наши дни.

Новое исследование показывает, что наши эмоции, как и наш мозг, играют ключевую роль в том, как мы воспринимаем мир и взаимодействуем с ним. Расскажите об исследовании

Лаури Нумменмаа .

Да! Люди в разное время в истории были чувствительны к тому, как тело и мозг координируют эмоции. Несколько лет назад было опубликовано увлекательное исследование, в котором участникам предлагалось нанести на карту свое собственное тело, где они испытывают различные эмоции.Исследователи изучили примерно 15 разнообразных эмоций и нашли разные телесные карты для каждой из этих вещей. Первая группа участников была финской. Чтобы проверить культурные предубеждения, они посмотрели на вторую группу, я думаю, японцев, и нашли аналогичные ответы.

Вероятно, самым известным человеком, отстаивавшим точку зрения о том, что эмоции являются ключом к обучению или поведению, является Дэниел Канеман. Его исследования показали, что существует очевидный быстрый, иррациональный способ принятия решений, который важен с точки зрения поведенческой стороны экономики.В нашей области нейробиологии Антонио Дамасио много лет утверждал, что между телом и мозгом существует петля. Это включает в себя телесные сигнатуры, которые привязаны к разным контекстам в нашей среде и направляют нас к различным поведенческим результатам. Это один из способов когнитивного участия тела в наших действиях, в который многие люди не поверили бы, столкнувшись с более мистическими представлениями о мозге как о замкнутой машине.

Новая область нейробиологии, известная как «коннектомика», направлена ​​на создание своего рода объединяющей теории мозга.Объясните, что это означает и что делает

Human Connectome Project .

Коннекомика означает в нашем сообществе две разные вещи. То, с чем я лично взаимодействую, больше связано с картированием структур человека, в основном клеток мозга. Проект Human Connectome немного отличается, потому что он смотрит с примерно на три порядка меньшим разрешением на супермагистрали, которые соединяют различные области мозга, и пытается связать их с аспектами активности мозга и генетикой.У обоих этих взглядов есть общее то, что они пытаются описать ключевые аспекты функции мозга с точки зрения его внутренней структуры.

Это замечательная вещь, поскольку эти данные очень важны. Но мистический конец этого исследования состоит в том, что, если бы мы знали, где соединена каждая клетка, тогда мы могли бы смоделировать работу мозга и, в наиболее экстремальной форме, смоделировать всю нашу жизнь на компьютере.

Вероятно, нет преподавателей ведущих университетов, которые согласились бы с этой точкой зрения.Но это такая тема, как движение за замораживание мозгов после смерти. Самый известный пример здесь, в Бостоне, — это Тед Уильямс, наш великий бейсболист Red Sox, тело которого заморозили после смерти. Эта идея о том, что вы можете взять замороженную ткань и реконструировать разум и, в некотором смысле, жизнь человека, мотивируется разделенным на части представлением о мозге: все важное находится в мозгу.

Мозг 101

Мозг составляет лишь около 2 процентов человеческого тела, но он отвечает за все функции организма.Узнайте о частях человеческого мозга, а также о его уникальных защитных механизмах, таких как гематоэнцефалический барьер.

Фрэнсис Крик , один из первооткрывателей ДНК, однажды сказал: «Вы … не более чем поведение огромного скопления нервных клеток и связанных с ними молекул». Почему вы считаете, что он в корне ошибается?

Ответ зависит от того, что делает вас вами . Есть некоторые аспекты того, что делает вас собой, которые, вероятно, полностью встроены в мозг, например, эпизодические воспоминания о происходящих событиях, которые вы можете представить себе мысленным взором.Но когда вы думаете о том, что делает человека личностью, в этом есть много вещей. Одно из главных — это личность. Как мы ведем себя, когда сталкиваемся с определенными типами проблем; каков наш характер? Эти вещи тесно связаны с эмоциями и возвращают нас к фундаментальной роли тела в эмоциональных реакциях.

Хотелось бы, чтобы у нас был хороший эксперимент по извлечению трупа и подтверждение этой точки зрения. Но снять чье-то тело и проверить, как он себя ведет, довольно сложно.Самое близкое, что я описываю в книге, — это пересадка разных частей тела. Очевидно, что трансплантации – влияют на мировоззрение и эмоциональное состояние людей. Возможно, самым популярным и передовым в наши дни является пересадка бактерий, живущих в кишечнике. Исследования как на животных, так и на людях показали, что если вы замените вредные бактерии в кишечнике полезными, вы можете значительно изменить настроение и эмоциональные функции.

Книга

Изменение сердца раскрыла кое-что необычное: когда человеку делают пересадку сердца, он также может чувствовать, что унаследовал некоторые черты личности донора.Вы думаете, что это возможно?

Как научный скептик, я не верю, что это возможно, и не имею правдоподобного объяснения этому. Однако ясно, что автор книги Клэр Сильвия пережила колоссальный эмоциональный переворот. Получила ли она воспоминания донора, вызывает большие сомнения. Но то, что трансплантат вызвала эмоциональный переворот, я не оспариваю. Я цитирую исследование большой популяции реципиентов трансплантата сердца, где около 20 процентов сообщили об изменениях личности.

Если вы посмотрите на других пациентов, перенесших трансплантацию, они также сообщают о значительных изменениях настроения, некоторые из которых происходят по вполне определенным физиологическим причинам. Один из примеров — трансплантация печени. Печень участвует в детоксикации крови, а токсины в крови влияют на мозг. Итак, если вы исправите чью-то неисправную печень, вы также измените его когнитивный ландшафт.

Одна из моих любимых строк в вашей книге: «Люди подобны растениям, цветущим или увядающим с погодой». Есть даже связь между температурой и насилием, не так ли?

Само собой разумеется, что то, что находится вне тела, также влияет на разум.Окружающая среда наводняет мозг примерно 10 мегабайтами информации в секунду. Большая часть этого ввода остается на подсознательном уровне. Один из примеров — температура. Мы можем чувствовать, когда становится слишком жарко, но относительно незначительные перепады температуры часто для нас незаметны.

Исследование, проведенное Соломаном Хсиангом из Принстона, показало, как небольшая разница в температуре может существенно повлиять на случаи насилия и агрессии. Несколько исследований, которые он процитировал, касались обучения полиции в Нидерландах с применением огнестрельного оружия.Изменение температуры в помещении, в котором они выполняли упражнения, заставляло их более или менее стрелять из ружья.

Значит, в Алабаме должно быть больше насилия, чем в Аляске?

Прав. При прочих равных, ключ к хорошему научному исследованию — это хороший контроль. Но сравнение Алабамы и Аляски может быть неубедительным, поскольку есть много различий. В течение большей части года люди на Аляске, вероятно, видят меньше света, чем, например, люди в Алабаме. А наличие цветов и уровней освещенности в нашей окружающей среде также может иметь существенное влияние как на эмоциональные аспекты личности, так и на когнитивные функции.

Многие из нас знают, что недостаток дневного света может вызвать сезонное аффективное расстройство или САР. Менее знакомо влияние цветов. Даже крошечные цветовые подсказки в вашем окружении могут повлиять на ваше поведение. Было обнаружено, например, что цвета сине-зелено-желтого типа имеют тенденцию быть особенно возбуждающими. Красный, судя по его репутации, склонен к агрессии и избеганию. В одном исследовании исследователи поместили маленькие красные или синие реплики в верхнюю часть ложного экзамена и обнаружили, что люди, у которых были красные реплики на экзамене, показали худшие результаты.

Новое движение, известное как трансгуманизм

, стремится изменить нас путем реинжиниринга нашего мозга. Объясните их философию и идею Интернет разума , и почему вы считаете, что это опасная и ошибочная идея.

Трансгуманизм с его фокусом на мозг — это создание людей, которые каким-то образом выходят за рамки нормального. Интернет разума — это идея прямого подключения разумов к Интернету через имплантаты мозга без необходимости говорить или печатать на клавиатуре или раздражать вещи, на которые мы тратим так много времени.Это не так уж важно, я считаю, что это темный и опасный поступок. Лично мне это не нравится. Но я думаю, что привлекательность такого футуристического направления, продвигаемого такими людьми, как Илон Маск, в некоторой степени подпитывается этой церебральной мистикой: идеей о том, что для того, чтобы быть футуристическим в отношении разума, мы должны коснуться мозга. Я утверждаю, что умственную работоспособность можно улучшить, не касаясь мозга .

Один из примеров, который мне нравится, — это делать людей лучше водителями.Один из главных подходов автомобильной индустрии — полностью исключить людей из поля зрения. Но зачем нам связывать машину с мозгом? Просто тренируйте машину, чтобы она стала лучше. На мой взгляд, нам очень мало нужно бояться мозговых технологий, аналогов которым у нас нет в обществе. Это не революция. Тем не менее, общественное восхищение мозгом заставляет людей размышлять обо всех этих ужасных вещах.

Вы завершаете книгу словами: «Мозг — это биотический орган, включенный в континуум естественных причин и связей, которые вместе вносят вклад в наш биологический разум.«Принеси это нам домой, Алан; Объясните, почему так важно понимать, что мы не

, а наш мозг .

Моя всеобъемлющая тема против узкого мышления. Если мы хотим решить наши проблемы, мы не должны сводить их к проблемам мозга. Нам нужно иметь широкий взгляд, который распознает, как мозг связан как с телом , так и с окружающей средой ; и ищите решения везде, где они лгут. Объяснение человеческого поведения только с точки зрения функции мозга проистекает из своего рода мистического взгляда на мозг и удерживает нас от прогресса в том направлении, которое наука может нас поощрять.

Это интервью было отредактировано для большей ясности.

Саймон Уорролл курирует Книжный разговор . Следуйте за ним на Twitter или на simonworrallauthor.com .

Почему ваш мозг не компьютер | Неврология

Мы переживаем одно из величайших научных начинаний — попытку понять самый сложный объект во Вселенной — мозг.Ученые накапливают огромные объемы данных о структуре и функциях огромного массива мозгов, от мельчайших до наших. Десятки тысяч исследователей тратят огромное количество времени и энергии на размышления о том, что делает мозг, и удивительные новые технологии позволяют нам как описывать, так и управлять этой деятельностью.

Теперь мы можем заставить мышь вспомнить что-то о запахе, с которым она никогда не сталкивалась, превратить плохую память мыши в хорошую и даже использовать электрический разряд, чтобы изменить то, как люди воспринимают лица.Мы составляем все более подробные и сложные функциональные карты мозга человека и других людей. У некоторых видов мы можем по желанию изменять саму структуру мозга, в результате меняя поведение животного. Некоторые из самых глубоких последствий нашего растущего мастерства можно увидеть в нашей способности позволить парализованному человеку управлять роботизированной рукой силой своего разума.

Каждый день мы слышим о новых открытиях, проливающих свет на то, как работает мозг, а также об обещаниях — или угрозах — новых технологий, которые позволят нам делать такие надуманные вещи, как читать мысли, обнаруживать преступников или даже быть загруженным в компьютер.Неоднократно выпускаются книги, каждая из которых претендует на то, чтобы по-разному объяснить работу мозга.

И все же среди некоторых нейробиологов растет убеждение, что наш будущий путь не ясен. Трудно понять, к чему мы должны двигаться, кроме как просто собрать больше данных или рассчитывать на последний захватывающий экспериментальный подход. Как сказал немецкий нейробиолог Олаф Спорнс: «Нейробиологии по-прежнему не хватает организационных принципов или теоретической основы для преобразования данных мозга в фундаментальные знания и понимание.«Несмотря на накопление огромного количества фактов, наше понимание мозга, похоже, заходит в тупик.

В 2017 году французский нейробиолог Ив Френьяк сосредоточился на нынешней моде сбора огромных объемов данных в дорогостоящих крупномасштабных проектах и ​​утверждал, что цунами данных, которые они производят, ведет к серьезным узким местам, отчасти потому, что: он выразился лаконично: «большие данные — это не знания».

«Всего 20–30 лет назад нейроанатомической и нейрофизиологической информации было относительно мало, в то время как понимание процессов, связанных с сознанием, казалось вполне достижимым», — писал Френьяк.«В настоящее время мы тонем в потоке информации. Парадоксально, но всякое чувство глобального понимания находится под угрозой исчезновения. Каждое преодоление технологических барьеров открывает ящик Пандоры, выявляя скрытые переменные, механизмы и нелинейности, добавляя новые уровни сложности ».

Нейробиологи Энн Черчленд и Ларри Эбботт также подчеркнули наши трудности в интерпретации огромного количества данных, которые производятся лабораториями по всему миру: «Для получения глубокого понимания этого натиска потребуются, помимо умелого и творческого применения. экспериментальных технологий, существенного прогресса в методах анализа данных и интенсивного применения теоретических концепций и моделей.

Существуют теоретические подходы к работе мозга, в том числе и к самому загадочному, что человеческий мозг может делать — создавать сознание. Но ни одна из этих рамок не получила широкого признания, поскольку ни одна из них еще не прошла решающую проверку экспериментальным исследованием. Возможно, что неоднократные призывы к новой теории могут быть благочестивой надеждой. Можно утверждать, что не существует единой теории функционирования мозга, даже у червя, потому что мозг — это не что-то одно. (Ученым даже трудно дать точное определение того, что такое мозг.)

По наблюдениям Фрэнсиса Крика, одного из первооткрывателей двойной спирали ДНК, мозг представляет собой интегрированную, эволюционировавшую структуру, различные части которой появляются в разные моменты эволюции и адаптированы для решения различных задач. Наше нынешнее понимание того, как все это работает, крайне неполное — например, большинство сенсорных исследований в нейробиологии сосредоточено на зрении, а не обонянии; запах концептуально и технически более сложен. Но то, как работают обоняние и зрение, отличается как в вычислительном, так и в структурном отношении.Сосредоточившись на зрении, мы развили очень ограниченное понимание того, что делает мозг и как он это делает.

Природа мозга — одновременно интегрированный и составной — может означать, что наше будущее понимание неизбежно будет фрагментировано и состоять из разных объяснений для разных частей. Черчленд и Эбботт объяснили смысл: «Глобальное понимание, когда оно придет, скорее всего, примет форму очень разных панелей, свободно сшитых вместе в лоскутное одеяло.

---

На протяжении более полувека все эти очень разнообразные панели лоскутного шитья, над которыми мы работали, были созданы, полагая, что мозговые процессы включают что-то вроде тех, которые выполняются в компьютере. Но это не значит, что эта метафора будет полезна и в будущем. В самом начале цифровой эпохи, в 1951 году, нейробиолог-пионер Карл Лэшли выступил против использования каких-либо машинных метафор.

«Декарт был впечатлен гидравлическими фигурами в королевских садах и разработал гидравлическую теорию действия мозга», — писал Лэшли.«С тех пор у нас были теории телефона, теории электрического поля, а теперь и теории, основанные на вычислительных машинах и автоматических рулях направления. Я предполагаю, что мы с большей вероятностью узнаем о том, как работает мозг, изучая сам мозг и явления поведения, чем прибегая к надуманным физическим аналогиям ».

В этом отказе от метафоры недавно пошел еще дальше французский нейробиолог Ромен Бретт, который бросил вызов самой фундаментальной метафоре функции мозга: кодированию.С момента своего появления в 1920-х годах идея нейронного кода стала доминировать в нейробиологическом мышлении — за последние 10 лет было опубликовано более 11000 статей по этой теме. Фундаментальная критика Бретта заключалась в том, что, размышляя о «коде», исследователи непреднамеренно уходят от технического смысла, в котором существует связь между стимулом и активностью нейрона, к репрезентативному чувству, согласно которому нейронные коды представляют этот стимул. .

Неустановленное значение в большинстве описаний нейронного кодирования заключается в том, что активность нейронных сетей представляется идеальному наблюдателю или читателю в мозгу, часто описываемым как «нисходящие структуры», которые имеют доступ к оптимальному способу декодирования сигналов.Но способы, которыми такие структуры на самом деле обрабатывают эти сигналы, неизвестны и редко предполагаются явно, даже в простых моделях функций нейронных сетей.

МРТ головного мозга. Фотография: Getty / iStockphoto

Обработка нейронных кодов обычно рассматривается как последовательность линейных шагов — как ряд домино, падающих один за другим. Однако мозг состоит из очень сложных нейронных сетей, которые связаны между собой и связаны с внешним миром для осуществления действий.Сосредоточение внимания на наборах сенсорных и обрабатывающих нейронов без привязки этих сетей к поведению животного упускает смысл всей этой обработки.

Рассматривая мозг как компьютер, который пассивно реагирует на вводимые данные и обрабатывает данные, мы забываем, что это активный орган, часть тела, которая вмешивается в мир и которая имеет эволюционное прошлое, которое сформировало ее структуру и функция. Такой взгляд на мозг изложил венгерский нейробиолог Дьердь Бужаки в своей недавней книге «Мозг изнутри».По словам Бужаки, мозг не просто пассивно поглощает стимулы и представляет их через нейронный код, а, скорее, активно ищет альтернативные возможности для проверки различных вариантов. Его вывод, сделанный учеными еще в 19 веке, заключается в том, что мозг не представляет информацию: он ее конструирует.

Метафоры нейробиологии — компьютеры, кодирование, электрические схемы и так далее — неизбежно частичны. Такова природа метафор, которые интенсивно изучаются философами науки и учеными, поскольку они кажутся столь важными в образе мышления ученых.Но метафоры также богаты и позволяют проникнуть в суть и сделать открытия. Наступит момент, когда понимание, которое они допускают, будет перевешиваться ограничениями, которые они налагают, но в случае вычислительных и репрезентативных метафор мозга нет согласия, что такой момент наступил. С исторической точки зрения, сам факт проведения этих дебатов предполагает, что мы действительно приближаемся к концу вычислительной метафоры. Однако неясно, что его заменит.

Ученые часто приходят в восторг, когда понимают, как их взгляды формировались с помощью метафор, и понимают, что новые аналогии могут изменить их понимание своей работы или даже дать им возможность разрабатывать новые эксперименты. Придумывать эти новые метафоры непросто — большинство из тех, что использовались в прошлом в отношении мозга, были связаны с новыми видами технологий. Это может означать, что появление новых и проницательных метафор для мозга и того, как он функционирует, зависит от будущих технологических прорывов, наравне с гидроэнергетикой, телефонной станцией или компьютером.Нет никаких признаков такого развития событий; Несмотря на последние модные слова — блокчейн, квантовое превосходство (или что-то квантовое), нанотехнологии и так далее — маловероятно, что эти области изменят технологии или наше представление о том, что делает мозг.

---

Одним из признаков того, что наши метафоры могут терять свою объяснительную силу, является широко распространенное предположение, что многое из того, что делает нервная система, от простых систем вплоть до появления сознания у людей, может быть объяснено только как эмерджентные свойства — вещи, которые вы не может предсказать на основе анализа компонентов, но которые появляются как функции системы.

В 1981 году британский психолог Ричард Грегори утверждал, что использование эмерджентности как способа объяснения функции мозга указывает на проблему с теоретической основой: «Появление« эмерджентности »вполне может быть признаком того, что более общая (или как минимум другая) нужна концептуальная схема … Хорошие теории должны убрать видимость эмерджентности. (Таким образом, объяснения с точки зрения появления являются ложными.) »

Это упускает из виду тот факт, что существуют разные виды возникновения: слабые и сильные.Слабые эмерджентные особенности, такие как движение стаи крошечных рыбок в ответ на акулу, можно понять с точки зрения правил, регулирующих поведение их составных частей. В таких случаях очевидно загадочное групповое поведение основано на поведении особей, каждый из которых реагирует на такие факторы, как движение соседа, или внешние раздражители, такие как приближение хищника.

Этот вид слабого возникновения не может объяснить активность даже простейших нервных систем, не говоря уже о работе вашего мозга, поэтому мы возвращаемся к сильному возникновению, когда возникающее явление не может быть объяснено активностью отдельных компонентов.И вы, и страница, на которой вы это читаете, состоите из атомов, но ваша способность читать и понимать проистекает из особенностей, которые возникают через атомы в вашем теле, формируя структуры более высокого уровня, такие как нейроны и их образцы возбуждения, а не просто из атомы взаимодействуют.

Сильная эмерджентность недавно подверглась критике со стороны некоторых нейробиологов как рискованная «метафизическая неправдоподобность», поскольку не существует ни очевидного причинного механизма, ни какого-либо единственного объяснения того, как возникает эмерджентность.Как и Грегори, эти критики утверждают, что использование эмерджентности для объяснения сложных явлений предполагает, что нейробиология находится на ключевом историческом этапе, подобном тому, который видел медленное преобразование алхимии в химию. Но столкнувшись с тайнами нейробиологии, мы часто прибегаем к эмерджентности. И это не так уж и глупо — удивительные свойства программ глубокого обучения, которые, по сути, не могут быть объяснены людьми, которые их разрабатывают, по сути являются эмерджентными свойствами.

Интересно, что в то время как некоторые нейробиологи сбиты с толку метафизикой эмерджентности, исследователи искусственного интеллекта упиваются этой идеей, полагая, что абсолютная сложность современных компьютеров или их взаимосвязь через Интернет приведет к тому, что драматично называют необычность.Машины станут сознательными.

Существует множество вымышленных исследований этой возможности (в которых вещи часто заканчиваются плохо для всех заинтересованных лиц), и эта тема, безусловно, будоражит воображение публики, но кроме нашего незнания того, как работает сознание, нет никаких оснований полагать, что это произойдет в ближайшее время. В принципе, это должно быть возможно, потому что рабочая гипотеза состоит в том, что разум является продуктом материи, который, следовательно, мы должны иметь возможность имитировать в устройстве.Но масштаб сложности даже простейшего мозга превосходит любую машину, которую мы сейчас можем себе представить. В ближайшие десятилетия — столетия — сингулярность будет предметом научной фантастики, а не науки.

Родственный взгляд на природу сознания превращает метафору мозга как компьютера в строгую аналогию. Некоторые исследователи рассматривают разум как своего рода операционную систему, которая реализована на нейронном оборудовании, имея в виду, что наш разум, рассматриваемый как особое вычислительное состояние, может быть загружен на какое-то устройство или в другой мозг.В том виде, как это обычно преподносят, это неправильно или, в лучшем случае, безнадежно наивно.

Рабочая гипотеза материалистов состоит в том, что мозг и разум людей, личинок и всего остального идентичны. Нейроны и поддерживаемые ими процессы, включая сознание, — это одно и то же. В компьютере программное обеспечение и оборудование разделены; тем не менее, наш мозг и наш разум состоят из того, что лучше всего можно описать как «мокрое ПО», в котором то, что происходит, и то, где это происходит, полностью взаимосвязаны.

Представление о том, что мы можем перепрофилировать нашу нервную систему для запуска других программ или загрузки нашего разума на сервер, может показаться научным, но за этой идеей скрывается нематериалистическая точка зрения, восходящая к Декарту и не только. Это означает, что наш разум каким-то образом плавает в нашем мозгу и может быть перенесен в другую голову или заменен другим разумом. Можно было бы придать этой идее видимость научной респектабельности, представив ее в терминах чтения состояния набора нейронов и записи этого на новый субстрат, органический или искусственный.

Но чтобы даже представить, как это может работать на практике, нам потребуется как понимание нейронных функций, выходящее далеко за рамки того, что мы можем себе представить в настоящее время, и потребует невообразимо огромных вычислительных мощностей, так и моделирование, которое точно имитировало бы структуру рассматриваемый мозг. Чтобы это было возможно даже в принципе, нам сначала нужно было бы полностью смоделировать деятельность нервной системы, способной удерживать одно состояние, не говоря уже о мысли.Мы так далеки от этого первого шага, что возможность загрузки вашего разума может быть отвергнута как фантастика, по крайней мере, до далекого будущего.

---

На данный момент метафора «мозг как компьютер» сохраняет свое доминирующее значение, хотя существуют разногласия по поводу того, насколько сильна эта метафора. В 2015 году робототехник Родни Брукс выбрал вычислительную метафору мозга как свою домашнюю ненависть в своем вкладе в сборник эссе под названием This Idea Must Die. Менее драматично, но делая аналогичные выводы, два десятилетия назад историк С. Райан Йоханссон утверждал, что «бесконечные споры об истинности или ложности метафор вроде« мозг — это компьютер »- пустая трата времени.Предлагаемые отношения носят метафорический характер и приказывают нам что-то делать, а не пытаются сказать нам правду ».

С другой стороны, американский эксперт в области искусственного интеллекта Гэри Маркус выступил в защиту компьютерной метафоры: «В двух словах, компьютеры представляют собой систематические архитектуры, которые принимают входные данные, кодируют и обрабатывают информацию, а также преобразуют их. в выходы. Насколько мы можем судить, мозг именно так. Настоящий вопрос не в том, является ли мозг процессором информации как таковой, а скорее в том, как мозг хранит и кодирует информацию и какие операции они выполняют с этой информацией после того, как она закодирована.

Маркус продолжал утверждать, что задача нейробиологии — «реконструировать» мозг, во многом так же, как можно изучать компьютер, исследуя его компоненты и их взаимосвязи, чтобы расшифровать, как он работает. Это предложение существует уже некоторое время. В 1989 году Крик признал его привлекательность, но почувствовал, что это не удастся из-за сложной и запутанной эволюционной истории мозга — он резко заявил, что это все равно что пытаться реконструировать часть «инопланетной технологии». Он утверждал, что попытки найти полное объяснение того, как работает мозг, логически вытекает из его структуры, обречены на провал, потому что отправная точка почти наверняка неверна — общей логики нет.

Обратный инжиниринг компьютера часто используется в качестве мысленного эксперимента, чтобы показать, как в принципе мы могли бы понять мозг. Эти мысленные эксперименты неизбежно оказываются успешными, побуждая нас следовать этому способу понимания мягких органов в нашей голове. Но в 2017 году пара нейробиологов решила провести эксперимент на реальном компьютерном чипе, который имел реальную логику и реальные компоненты с четко спроектированными функциями. Дела пошли не так, как ожидалось.

Дуэт — Эрик Джонас и Конрад Пол Кординг — использовали те самые методы, которые они обычно использовали для анализа мозга, и применили их к процессору MOS 6507, который использовался в компьютерах конца 70-х — начала 80-х годов, что позволяло этим машинам запускать такие видеоигры, как как Donkey Kong и Space Invaders.

Во-первых, они получили коннектом микросхемы путем сканирования содержащихся в нем транзисторов улучшенного режима 3510 и моделирования устройства на современном компьютере (включая запуск игровых программ в течение 10 секунд). Затем они использовали полный спектр нейробиологических методов, таких как «повреждения» (удаление транзисторов из моделирования), анализ «пиковой» активности виртуальных транзисторов и изучение их связности, наблюдая влияние различных манипуляций на поведение системы. , который измеряется его способностью запускать каждую из игр.

Несмотря на развертывание этого мощного аналитического арсенала и несмотря на то, что существует четкое объяснение того, как работает чип (это «фундаментальная истина», говоря техно-языком), исследование не смогло выявить иерархию обработки информации, которая происходит внутри чип. Как выразились Джонас и Кординг, эти техники не привели к «значительному пониманию». Их вывод был мрачным: «В конечном итоге проблема не в том, что нейробиологи не могут понять микропроцессор, проблема в том, что они не поймут его, учитывая подходы, которые они сейчас используют.

Этот отрезвляющий результат предполагает, что, несмотря на привлекательность компьютерной метафоры и тот факт, что мозг действительно обрабатывает информацию и каким-то образом представляет внешний мир, нам все же необходимо совершить значительные теоретические открытия, чтобы добиться прогресса. Даже если бы наш мозг был спроектирован в соответствии с логическими линиями, а это не так, наши нынешние концептуальные и аналитические инструменты были бы совершенно неадекватными для задачи их объяснения. Это не означает, что проекты моделирования бессмысленны — моделируя (или моделируя), мы можем проверять гипотезы и, связывая модель с хорошо зарекомендовавшими себя системами, которыми можно точно манипулировать, мы можем получить представление о том, как функционирует реальный мозг.Это чрезвычайно мощный инструмент, но требуется определенная степень скромности, когда дело касается заявлений, сделанных для таких исследований, и необходим реализм в отношении трудностей проведения параллелей между мозгом и искусственными системами.

Современные методы «обратного проектирования» не могут дать правильного понимания микросхемы консоли Atari, не говоря уже о человеческом мозге. Фотография: Radharc Images / Alamy

Даже такая очевидная вещь, как определение емкости памяти мозга, разваливается, когда это делается.Подобные расчеты чреваты концептуальными и практическими трудностями. Мозг — это естественное эволюционное явление, а не цифровое устройство. Хотя часто утверждается, что определенные функции тесно локализованы в головном мозге, как в машине, эта уверенность неоднократно подвергалась сомнению новыми нейроанатомическими открытиями неожиданных связей между областями мозга или удивительными примерами пластичности, в которых люди могут функционировать. обычно без кусочков мозга, якобы посвященных определенному поведению.

На самом деле сами структуры мозга и компьютера совершенно разные. В 2006 году Ларри Эбботт написал эссе под названием «Где на этой штуке переключатели?», В котором он исследовал потенциальные биофизические основы самого элементарного компонента электронного устройства — переключателя. Хотя тормозящие синапсы могут изменять поток активности, делая нижележащий нейрон невосприимчивым, такие взаимодействия в мозге относительно редки.

Нейрон — это не бинарный переключатель, который можно включать или выключать, образуя электрическую схему.Вместо этого нейроны реагируют аналогично, изменяя свою активность в ответ на изменения в стимуляции. Нервная система изменяет свою работу путем изменения паттернов активации в сетях клеток, состоящих из большого числа единиц; именно эти сети направляют, переключают и шунтируют активность. В отличие от любого устройства, которое мы когда-либо представляли, узлы этих сетей не являются стабильными точками, такими как транзисторы или клапаны, а являются наборами нейронов — сотнями, тысячами, десятками тысяч — которые могут последовательно реагировать как сеть с течением времени, даже если компонент клетки демонстрируют непоследовательное поведение.

Понимание даже самых простых из таких сетей в настоящее время недоступно. Ева Мардер, нейробиолог из Университета Брандейса, провела большую часть своей карьеры, пытаясь понять, как несколько десятков нейронов в желудке омара вызывают ритмичное измельчение. Несмотря на огромные усилия и изобретательность, мы все еще не можем предсказать эффект изменения одного компонента в этой крошечной сети, которая даже не является простым мозгом.

Это большая проблема, которую мы должны решить. С одной стороны, мозг состоит из нейронов и других клеток, которые взаимодействуют друг с другом в сети, на активность которых влияет не только синаптическая активность, но и различные факторы, такие как нейромодуляторы.С другой стороны, очевидно, что функция мозга включает сложные динамические паттерны нейрональной активности на популяционном уровне. Я подозреваю, что найти связь между этими двумя уровнями анализа будет проблемой на протяжении большей части оставшегося века. А перспектива правильного понимания того, что происходит в случаях психических заболеваний, еще дальше.

Не все нейробиологи пессимистичны — некоторые уверенно заявляют, что применение новых математических методов позволит нам понять бесчисленные взаимосвязи в человеческом мозге.Другие — вроде меня — предпочитают изучать животных на другом конце шкалы, сосредотачивая наше внимание на крошечных мозгах червей или личинок и используя хорошо зарекомендовавший себя подход, заключающийся в стремлении понять, как работает простая система, а затем применять эти уроки к большему количеству людей. сложные случаи. Многие нейробиологи, если они вообще задумываются о проблеме, просто считают, что прогресс неизбежно будет постепенным и медленным, потому что не существует великой единой теории мозга, скрывающейся за углом.

Есть много альтернативных сценариев того, как может развиваться будущее нашего понимания мозга: возможно, различные вычислительные проекты будут успешными, и теоретики взломают функционирование всего мозга, или коннектомы раскроют принципы работы мозга, которые являются в настоящее время скрыто от нас. Или теория каким-то образом всплывет из огромного количества данных изображений, которые мы генерируем. Или мы будем медленно собирать теорию (или теории) из серии отдельных, но удовлетворительных объяснений.Или, сосредоточившись на простых принципах нейронной сети, мы поймем организацию более высокого уровня. Или какой-нибудь радикально новый подход, объединяющий физиологию, биохимию и анатомию, прольет решающий свет на то, что происходит. Или новые сравнительные эволюционные исследования покажут, как другие животные обладают сознанием, и дадут представление о функционировании нашего собственного мозга. Или невообразимые новые технологии изменят все наши взгляды, предоставив радикально новую метафору для мозга. Или наши компьютерные системы предоставят нам новую тревожную информацию, став сознательными.Или новая структура появится из кибернетики, теории управления, теории сложности и динамических систем, семантики и семиотики. Или мы согласимся с тем, что теории не существует, потому что у мозга нет общей логики, а есть только адекватные объяснения каждой крошечной части, и мы должны будем удовлетвориться этим. Или —

Это отредактированный отрывок из книги Мэтью Кобба «Идея мозга», которая будет опубликована в Великобритании 12 марта, а в США — Basic Books 21 апреля, и доступна в магазине guardianbookshop.com

Подпишитесь на длинное чтение в Твиттере по адресу @gdnlongread и подпишитесь на длинное еженедельное электронное письмо здесь.

Ваш мозг и нервная система (для детей)

Как вы запомнили дорогу к дому друга? Почему ваши глаза моргают, а вы даже не задумываетесь об этом? Откуда берутся мечты? Ваш мозг отвечает за все это и многое другое.

Фактически, ваш мозг — хозяин вашего тела. Он запускает шоу и контролирует практически все, что вы делаете, даже когда вы спите.Неплохо для чего-то похожего на большую серую морщинистую губку.

В вашем мозгу много разных частей, которые работают вместе. Мы собираемся поговорить об этих пяти частях, которые являются ключевыми фигурами в мозговой команде:

1. головного мозга (скажем: suh-REE-brum)
2. мозжечок (скажем: sair-uh-BELL-um)
3. ствол мозга
4. гипофизарная (скажем: пух-ТОО-э-э-ээ) железа
5. гипоталамус (скажем: hy-po-THAL-uh-mus)

Самая большая часть: мозг

Самая большая часть мозга — это головной мозг.Головной мозг — это мыслящая часть мозга, которая контролирует ваши произвольные мышцы — те, которые двигаются, когда вы этого хотите. Значит, вам нужен мозг, чтобы танцевать или бить по футбольному мячу.

Головной мозг нужен вам, чтобы решать математические задачи, решать видеоигры и рисовать картинки. Ваша память живет в головном мозге — как кратковременная память (то, что вы ели на ужин прошлой ночью), так и долговременная память (название американских горок, на которых вы катались два лета назад). Головной мозг также помогает вам рассуждать, например, когда вы понимаете, что вам лучше сделать домашнее задание сейчас, потому что мама позже ведет вас в кино.

Головной мозг состоит из двух половин, по одной с каждой стороны головы. Ученые считают, что правая половина помогает вам думать об абстрактных вещах, таких как музыка, цвета и формы. Левая половина считается более аналитической, помогает с математикой, логикой и речью. Ученые точно знают, что правая половина головного мозга контролирует левую сторону вашего тела, а левая половина — правую.

Акт балансировки мозжечка

Далее идет мозжечок.Мозжечок находится в задней части мозга, ниже головного мозга. Он намного меньше головного мозга. Но это очень важная часть мозга. Он контролирует баланс, движение и координацию (то, как ваши мышцы работают вместе).

Благодаря мозжечку вы можете стоять, сохранять равновесие и двигаться. Представьте серфера, катающегося на волнах на своей доске. Что ему больше всего нужно, чтобы оставаться в равновесии? Лучшая доска для серфинга? Самый крутой гидрокостюм? Нет, ему нужен мозжечок!

Ствол мозга помогает дышать — и многое другое

Еще одна небольшая, но мощная часть мозга — это ствол мозга.Ствол головного мозга находится под головным мозгом и перед мозжечком. Он соединяет остальную часть головного мозга со спинным мозгом, который проходит по шее и спине. Ствол головного мозга отвечает за все функции, которые необходимы вашему организму, чтобы оставаться в живых, например, дышать воздухом, переваривать пищу и циркулировать кровь.

Часть работы ствола мозга — контролировать непроизвольные мышцы — те, которые работают автоматически, даже если вы об этом не задумываетесь. В сердце и желудке есть непроизвольные мышцы, и именно ствол мозга говорит вашему сердцу перекачивать больше крови, когда вы едете на велосипеде, или вашему желудку, чтобы начать переваривать обед.Ствол мозга также перебирает миллионы сообщений, которые мозг и остальное тело отправляют туда и обратно. Ух! Быть секретарем мозга — большая работа!

Гипофиз контролирует рост

Гипофиз очень маленький — размером с горошину! Его работа — производить и высвобождать гормоны в ваше тело. Если ваша прошлогодняя одежда слишком мала, это потому, что ваш гипофиз вырабатывает особые гормоны, которые заставляют вас расти. Эта железа играет важную роль и в период полового созревания.Это время, когда тела мальчиков и девочек претерпевают серьезные изменения, постепенно становясь мужчинами и женщинами, и все благодаря гормонам, выделяемым гипофизом.

Эта маленькая железа также играет роль с множеством других гормонов, таких как те, которые контролируют количество сахара и воды в вашем теле.

Гипоталамус контролирует температуру

Гипоталамус подобен внутреннему термостату вашего мозга (той маленькой коробке на стене, которая контролирует тепло в вашем доме). Гипоталамус знает, какой должна быть температура вашего тела (около 98.6 ° F или 37 ° C). Если ваше тело слишком горячее, гипоталамус приказывает ему потеть. Если вам слишком холодно, вы дрожите от гипоталамуса. И дрожь, и потоотделение — это попытки вернуть температуру тела на должное.

У тебя нервы!

Итак, мозг — босс, но он не может справиться в одиночку. Нужны нервы — на самом деле их много. И ему нужен спинной мозг, который представляет собой длинный пучок нервов внутри позвоночника, позвонки, которые его защищают.Спинной мозг и нервы, известные как нервная система, позволяют сообщениям перемещаться между мозгом и телом.

Если колючий кактус падает с полки и направляется прямо к вашему лучшему другу, ваши нервы и мозг взаимодействуют, так что вы вскакиваете и кричите, чтобы ваш друг ушел с дороги. Если вы действительно хороши, возможно, вам удастся поймать растение до того, как оно ударит вашего друга!

Нервная система состоит из миллионов и миллионов нейронов (скажем: NUR-onz), которые представляют собой микроскопические клетки.От каждого нейрона отходят крошечные ответвления, которые позволяют ему соединяться со многими другими нейронами.

Когда вы изучаете что-то, сообщения передаются от одного нейрона к другому, снова и снова. В конце концов, мозг начинает создавать связи (или пути) между нейронами, так что все становится проще, и вы можете делать их все лучше и лучше.

Вспомните, как вы впервые катались на велосипеде. Ваш мозг должен был думать о том, чтобы крутить педали, сохранять равновесие, управлять рулем, следить за дорогой и, возможно, даже нажимать на тормоза — и все это одновременно.Тяжелая работа, правда? Но в конце концов, по мере того, как вы набирались опыта, нейроны отправляли сообщения туда и обратно, пока в вашем мозгу не был создан путь. Теперь вы можете ездить на велосипеде, не задумываясь об этом, потому что нейроны успешно создали путь для езды на велосипеде.

Расположение эмоций

Не удивительно ли, что мозг управляет вашими эмоциями, учитывая все остальное, что он делает? Может быть, вы повеселились в свой день рождения и были действительно счастливы. Или ваш друг болен, и вам грустно.Или твой младший брат испортил твою комнату, так что ты очень зол! Откуда берутся эти чувства? Твой мозг, конечно.

В вашем мозгу есть небольшие группы клеток с каждой стороны, которые называются миндалевидным телом (скажем: э-э-э-э-э-э-э). Слово миндалина в переводе с латыни означает миндаль, и именно так выглядит эта область. Ученые считают, что за эмоции отвечает миндалевидное тело. Это нормально — испытывать самые разные эмоции, хорошие и плохие.