ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 214
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
зеркальные нейроны
47
Основная трудность состоит в том, что ученые редко имеют возможность обозреть работающий человеческий мозг впрямую. Однако в 2010 году одна исследовательская группа, получившая такую возможность, изучив мозг пациентов-эпилептиков, находившихся в сознании перед нейрохирургиче- ской процедурой, заявила, что располагает первыми прямыми доказатель- ствами существования зеркальных нейронов у человека. Некоторые клетки срабатывали и когда пациенты выполняли определенное действие, и когда наблюдали за его выполнением, однако активность почти стольких же клеток во время выполнения и наблюдения уменьшилась, что привело к сомнениям, действительно ли это зеркальные нейроны. Более того, эти клетки обнаружились в гиппокампе — обла- сти, связанной с формированием памяти, а не в пред- полагаемой системе зеркальных нейронов, как представлялось прежде.
Исследователи, первыми открывшие зеркальные нейроны в мозге обезьян, недавно уточнили свои заявления и теперь предполагают, что у этих клеток гораздо более ограниченные функции, чем думалось изначально. Не пони- манием действий других людей эти клетки заняты, а помогают нам постичь
«изнутри» действия, которые мы уже умеем выполнять. Критики считают, что такая гипотеза подтверждает альтернативную теорию: зеркальные нейроны связаны с выбором действий и управлением ими.
47
Основная трудность состоит в том, что ученые редко имеют возможность обозреть работающий человеческий мозг впрямую. Однако в 2010 году одна исследовательская группа, получившая такую возможность, изучив мозг пациентов-эпилептиков, находившихся в сознании перед нейрохирургиче- ской процедурой, заявила, что располагает первыми прямыми доказатель- ствами существования зеркальных нейронов у человека. Некоторые клетки срабатывали и когда пациенты выполняли определенное действие, и когда наблюдали за его выполнением, однако активность почти стольких же клеток во время выполнения и наблюдения уменьшилась, что привело к сомнениям, действительно ли это зеркальные нейроны. Более того, эти клетки обнаружились в гиппокампе — обла- сти, связанной с формированием памяти, а не в пред- полагаемой системе зеркальных нейронов, как представлялось прежде.
Исследователи, первыми открывшие зеркальные нейроны в мозге обезьян, недавно уточнили свои заявления и теперь предполагают, что у этих клеток гораздо более ограниченные функции, чем думалось изначально. Не пони- манием действий других людей эти клетки заняты, а помогают нам постичь
«изнутри» действия, которые мы уже умеем выполнять. Критики считают, что такая гипотеза подтверждает альтернативную теорию: зеркальные нейроны связаны с выбором действий и управлением ими.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 24
В сухом остатке
Клетки мозга,
«отражающие»
действия других
‘
Предрекаю
зеркальным нейронам
в психологии ту же
роль, что сыграла
ДНК в биологии
’
Вилайянур Субраманьян
Рамачандран
(р. 1951), американский нейробиолог
СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
48
ваш мозг, вы сами
12
Коннектом
Мозг состоит из миллиардов клеток, организованных в слож-
ные сети, и современные нейробиологи заняты составлением
человеческого коннектома — подробной карты всех синапти-
ческих связей. Такая карта, безусловно, окажется полезной,
однако все равно не объяснит нам всего, что нам хотелось бы
знать о работе мозга.
Мозг содержит около 90 миллиардов нейронов и по габаритам пример- но близок к двум сжатым кулакам, но важен не суммарный его размер и не сами клетки. Связи между нейронами — вот что значимо. Головной мозг состоит из огромного количества специализированных областей, связанных толстыми пучками нервных волокон, именуемых трактами белого вещества, а нейроны внутри каждой области формируют высокоточные синаптические связи друг с другом.
Становится все бесспорнее: для лучшего понимания мозга нам потребу- ется подробное знание о связях внутри различных частей мозга и между ними; необходимо также помнить, что функции отдельных нейронов в значительной мере определяются связями, которые они образуют с другими клетками. Ныне общепринято, к примеру, считать, что формирование памяти связано с усилением синапсов внутри сети нейронов и что заболевания типа инсульта могут быть разрушительны не только потому, что убивают клетки, но и потому, что прерываются протяженные нейронные связи.
В 2009 году Американский государственный институт здоровья запустил проект «Коннектом человека». Эта пятилетняя программа стоимостью в миллионы долларов аналогична «Геному человека», ее цель — сконструировать подробную карту связей в здоровом
1931
Макс Кнолль и Эрнст Руска изобретают электронный микроскоп
1985
Первое применение диффузионно-тензор- ной визуализации
1986
Публикация работы о системе синаптических связей червя-нематоды
2005
Олав Спорнс и Патрик
Хангманн предлагают термин «коннектом»
коннектом
49
человеческом мозге. Замах немалый: мозг содержит примерно квадриллион синапсов. Тем не менее сотни занятых в проекте исследователей имеют в своем распоряжении множество методик, которые призваны помочь им составить карту мозга различных биологиче- ских видов, в разных масштабах.
Рано или поздно, когда соберется достаточно данных, их можно будет объеди- нить и составить карту, содержащую информацию начиная с клеточного уровня и до масштабов глобальных связей. Исследователи считают, что такая карта не только существенно повлияет на наше понимание мозга, но и помо- жет в исследованиях неврологических недугов типа болезни Альцгеймера, аутизма и шизофрении.
Орудия мозговиков
Орудия мозговиков
Исследователи нейронных связей применяют самые разнообразные методы.
Электронная микроскопия. Электронный микроскоп испускает на специ- альным образом подготовленные препараты мозговой ткани поток электро- нов и может увеличивать образец в 10 миллионов раз и открывать взорам исследователей мельчайшие подробности живой ткани. Этим методом в 1950-х годах ученые добыли первые изображения синапсов, а в 1980-х с его помощью составили первый полный коннектом — червя-нематоды
Caenorhabditis elegans (см. стр. 50).
Маркировка флуоресцентными красителями. К препаратам мозговой ткани можно применять кристаллы флуоресцентных красителей. Эти кра сители липофильны («любят жиры») и поэтому связываются с жировым слоем мем бран нервных клеток и, если оставить препарат на несколько дней, краситель перемещается вдоль нервных волокон. Затем препарат можно рассмотреть под микроскопом и выяснить путь пролегания нервного волокна в ткани. Эту методику часто применяют для выяснения нервных связей у животных, однако ее можно задействовать и при изучении мозга умерших людей.
Диффузионно-тензорная визуализация. ДТВ — разновидность МРТ (магнит- но-резонансной томографии), которая регистрирует движение молекул воды вдоль нервных волокон в живом человеческом мозге. Она применима для визуализации нервных путей белого вещества, формирующих протяженные связи между областями мозга.
‘
Вы есть
ваш коннектом
’
Себастиан Синг, корейско- американский компьютерный нейробиолог (2011)
2007
Джефф Лихтмен и Джош
Сэйнз разрабатывают метод
«Брейнбоу»
2008
Эд Кэллэуэй с коллегами применяют модифицированный вирус бешенства при отслеживании синаптических связей
2009
Запуск проекта
«Коннектом человека»
49
человеческом мозге. Замах немалый: мозг содержит примерно квадриллион синапсов. Тем не менее сотни занятых в проекте исследователей имеют в своем распоряжении множество методик, которые призваны помочь им составить карту мозга различных биологиче- ских видов, в разных масштабах.
Рано или поздно, когда соберется достаточно данных, их можно будет объеди- нить и составить карту, содержащую информацию начиная с клеточного уровня и до масштабов глобальных связей. Исследователи считают, что такая карта не только существенно повлияет на наше понимание мозга, но и помо- жет в исследованиях неврологических недугов типа болезни Альцгеймера, аутизма и шизофрении.
Орудия мозговиков
Орудия мозговиков
Исследователи нейронных связей применяют самые разнообразные методы.
Электронная микроскопия. Электронный микроскоп испускает на специ- альным образом подготовленные препараты мозговой ткани поток электро- нов и может увеличивать образец в 10 миллионов раз и открывать взорам исследователей мельчайшие подробности живой ткани. Этим методом в 1950-х годах ученые добыли первые изображения синапсов, а в 1980-х с его помощью составили первый полный коннектом — червя-нематоды
Caenorhabditis elegans (см. стр. 50).
Маркировка флуоресцентными красителями. К препаратам мозговой ткани можно применять кристаллы флуоресцентных красителей. Эти кра сители липофильны («любят жиры») и поэтому связываются с жировым слоем мем бран нервных клеток и, если оставить препарат на несколько дней, краситель перемещается вдоль нервных волокон. Затем препарат можно рассмотреть под микроскопом и выяснить путь пролегания нервного волокна в ткани. Эту методику часто применяют для выяснения нервных связей у животных, однако ее можно задействовать и при изучении мозга умерших людей.
Диффузионно-тензорная визуализация. ДТВ — разновидность МРТ (магнит- но-резонансной томографии), которая регистрирует движение молекул воды вдоль нервных волокон в живом человеческом мозге. Она применима для визуализации нервных путей белого вещества, формирующих протяженные связи между областями мозга.
‘
Вы есть
ваш коннектом
’
Себастиан Синг, корейско- американский компьютерный нейробиолог (2011)
2007
Джефф Лихтмен и Джош
Сэйнз разрабатывают метод
«Брейнбоу»
2008
Эд Кэллэуэй с коллегами применяют модифицированный вирус бешенства при отслеживании синаптических связей
2009
Запуск проекта
«Коннектом человека»
50
ваш мозг, вы сами
Генетические методы. Два недавно разработанных метода позволяют исследователям визуализировать нейронные сети и синаптические связи с беспрецедентной точностью. Ученые из Калифорнии, применив генную инженерию, создали модифицированный вирус бешенства, производящий флуоресцирующий белок. Если ввести его в нейрон, он пробегает по синап- сам и «высвечивает» все клетки, с которыми образует связи.
Еще один генетический метод, получивший название «Брейнбоу»
*
, разработали ученые Гарвардского университета. Они вырастили лабораторных мышей с измененным геномом — в их клетках содержится набор генов, кодирующий пять-шесть флуоресцентных белков разных цветов.
Гены организованы так, что каждый нейрон синтезирует случайную ком- бинацию двух или трех флуоресцентных белков, в результате чего получа- ется палитра из примерно 100 разных оттенков. После чего можно рассечь мозг и изучить под микроскопом флуоресцентно маркированные нейроны.
Великое неизведанное
Великое неизведанное
Хотя методов детального анализа связей человеческого мозга у нас по-прежнему нет, в будущем развитие техники позволит нам составить подробную карту мозга. А пока мы можем многое узнать от мышей и обезьян — их мозги похожи по устройству на наши.
Нет сомнений, что человеческий коннектом прольет свет на работу мозга, однако даже по коннектому нематоды ученые уже понимают: у этого знания есть ограничения.
А червь и ныне там
Caenorhabditis elegans — круглый червь всего 1 мм в длину и с нервной системой из 304 нейронов. Исследователи занялись составлением его коннекто- ма в 1970-х годах: они шинковали червя на сотни кусочков и при помощи электронного микроскопа визуализировали каждый срез, после чего собрали все полученные образы воедино и создали карту всех 5 000 связей в нервной системе подопытного. Процесс занял более десяти лет, и вот в 1986 году коннектом наконец обнародовали. Многим подумалось, что карта коннектома
C. elegans приведет к громадному скачку в нашем понимании нервной системы этого крошечного существа, но увы. Даже почти через 30 лет после той публи ка- ции мы по-прежнему не знаем, как нервная система C. elegans — очень простая по сравнению с нашей — формирует поведение этого червя.
* Слово-портмоне:
brain (мозг) +
rainbow (радуга),
англ.
коннектом
51
Понятие коннектома никак не учитывает роль генов и то, как их взаимо- связь с окружающей средой влияет на наше поведение. Оно никак не учиты- вает и влияния глиальных клеток, особенно астроцитов, имеющих важней- шее значение для функционирования мозга. Еще одно существенное ограничение: хотя мозг всех людей имеет одно и то же базовое устройство, у разных людей замечены существенные структурные вариации. Поэтому нет и не может быть «типичного» мозга. А значит, исследователям предсто- ит составить коннектомы как можно большего количества разных мозгов — и лишь тогда они получат подобие обобщенной карты человеческого мозга.
Более того, мозг — устройство чрезвычайно динамичное, а связи в нем постоянно меняются. Статическая карта связей никак не сможет учесть этих изменений, и для того, чтобы установить, как со временем меняются нейронные связи, возможно, понадобится составить множество коннекто- мов отдельных людей.
В сухом остатке
Полная монтажная
электросхема мозга
51
Понятие коннектома никак не учитывает роль генов и то, как их взаимо- связь с окружающей средой влияет на наше поведение. Оно никак не учиты- вает и влияния глиальных клеток, особенно астроцитов, имеющих важней- шее значение для функционирования мозга. Еще одно существенное ограничение: хотя мозг всех людей имеет одно и то же базовое устройство, у разных людей замечены существенные структурные вариации. Поэтому нет и не может быть «типичного» мозга. А значит, исследователям предсто- ит составить коннектомы как можно большего количества разных мозгов — и лишь тогда они получат подобие обобщенной карты человеческого мозга.
Более того, мозг — устройство чрезвычайно динамичное, а связи в нем постоянно меняются. Статическая карта связей никак не сможет учесть этих изменений, и для того, чтобы установить, как со временем меняются нейронные связи, возможно, понадобится составить множество коннекто- мов отдельных людей.
В сухом остатке
Полная монтажная
электросхема мозга
СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
52
ваш мозг, вы сами
13
Воплощенное
мышление
Мозг традиционно считается главным управляющим устрой-
ством организма — он производит мысли и действия, пре-
вращая абстрактные представления о мире в команды,
адресованные телу. Согласно новой теории, однако, мысли
и поступки производятся не только мозгом: они — результат
динамического взаимодействия между мозгом, телом и окру-
жающей средой.
Мозг обыкновенно считают органом, контролирующим поведение путем усвоения воспринятого извне и преобразования его в умствен- ные образы, которые затем направляют мысли и действия. Иными словами, мозг задействован в переработке абстрактной информации, и наше знание о мире оседает в системах памяти, существующих отдельно от действий и восприятия.
Гипотеза воплощенного мышления — радикальное новое представле- ние, отвергающее традиционный взгляд на мозг. В рамках этой гипотезы мозг есть компонент более развернутой системы, включа- ющей в себя тело и окружающую среду, причем и то и другое — важней- шие факторы формирования наших мыслей, эмоций и поведения.
Получается, что наши ментальные образы «воплощены», или коренят- ся, в физическом состоянии тела и его взаимоотношениях с окружаю- щей средой. С этой стороны они тесно связаны с сенсорной и двига- тельной системами мозга.
Идея воплощенного мышления зародилась в европейской философии.
Иммануил Кант считал, что мозг отделен от тела, однако эти две составляющие человека тесно связаны; также он полагал, что наша способность думать зависит от особенностей нашего тела.
1755
Иммануил Кант пишет «Всемирную естественную историю»
1927
Мартин Хайдеггер пишет «Бытие и время»
1980
Издание книги «Метафоры, по которым мы живем» Джорджа
Лакоффа и Марка Джонсона
1998
Энди Кларк и Дэйвид
Чэлмерз выдвигают гипотезу расширенного ума
воплощенное мышление
53
По Канту, движения необходимы телу для мышления, вспоминания и увязы- вания мысленных образов. Почти два века спустя Мартин Хайдеггер выдвигал идею о том, что мы переживаем мир, взаимодействуя с ним, а мышление включает в себя практическое применение предметов.
Аналогично и Морис Мерло-Понти считал, что тело не просто объект восприятия, но и неотъемлемая его часть.
Метафорическое укоренение
Метафорическое укоренение
Первые теоретики воплощенного мышления особое внимание уделяли влиянию тела на мыслительные процессы. Они считали, что язык близко связан с восприятием тела, а применяемые нами метафоры соответствуют нашему телесному восприятию.
Так, наш опыт укоренен в метафорических образах, которые в свою очередь основываются на том, как мы пользуемся своими телами при взаимодей- ствии с внешним миром. Похожим образом мы часто выражаем эмоции в понятиях движения или положения в пространстве. Положительные эмоции всегда ассоциируются с движением вверх (мы говорим «воспрянул духом» или «на верху блаженства»), тогда как отрицательные мысли связы- ваются с движением вниз («как в воду опущенный», «упал духом»).
Расширение сознания
Гипотеза расширенного ума — доведенное до предела представление о воплощенном мышлении, современная философская концепция, попросту задающаяся вопросом:
«Где кончается ум и начинается остальной мир?» Как следует из названия, гипотеза расширенного ума предлагает не ограничи- вать ум и мыслительные процессы, с ним связанные, мозгом, а расширить их границы вплоть до включения некоторых элементов внешнего мира.
Поборники этой теории считают, что люди устанавливают тесные связи с внешними объектами и тем самым создают более широкие мыслительные системы.
Компьютеры и интернет — характерней- шие примеры таких внешних компонентов ума, применяемых на практике, среди многих других, для уменьшения нагрузки памяти на мозг. Недавние исследования показывают, что люди менее склонны запоминать ту или иную информацию, если она доступна онлайн. Иными словами, Сеть — своего рода жесткий диск, применяемый нами для хранения информации.
2005
Джессика Уитт с коллегами берутся изучать, как качество игры влияет на восприятие спортсмена
2006
Торстен Хансен и его группа показывают, что воспоминания о цвете объекта влияют на цветовое восприятие
2011
Дэниэл Уэгнер с коллегами публикуют результаты исследования влияния
«Гугла» на память
53
По Канту, движения необходимы телу для мышления, вспоминания и увязы- вания мысленных образов. Почти два века спустя Мартин Хайдеггер выдвигал идею о том, что мы переживаем мир, взаимодействуя с ним, а мышление включает в себя практическое применение предметов.
Аналогично и Морис Мерло-Понти считал, что тело не просто объект восприятия, но и неотъемлемая его часть.
Метафорическое укоренение
Метафорическое укоренение
Первые теоретики воплощенного мышления особое внимание уделяли влиянию тела на мыслительные процессы. Они считали, что язык близко связан с восприятием тела, а применяемые нами метафоры соответствуют нашему телесному восприятию.
Так, наш опыт укоренен в метафорических образах, которые в свою очередь основываются на том, как мы пользуемся своими телами при взаимодей- ствии с внешним миром. Похожим образом мы часто выражаем эмоции в понятиях движения или положения в пространстве. Положительные эмоции всегда ассоциируются с движением вверх (мы говорим «воспрянул духом» или «на верху блаженства»), тогда как отрицательные мысли связы- ваются с движением вниз («как в воду опущенный», «упал духом»).
Расширение сознания
Гипотеза расширенного ума — доведенное до предела представление о воплощенном мышлении, современная философская концепция, попросту задающаяся вопросом:
«Где кончается ум и начинается остальной мир?» Как следует из названия, гипотеза расширенного ума предлагает не ограничи- вать ум и мыслительные процессы, с ним связанные, мозгом, а расширить их границы вплоть до включения некоторых элементов внешнего мира.
Поборники этой теории считают, что люди устанавливают тесные связи с внешними объектами и тем самым создают более широкие мыслительные системы.
Компьютеры и интернет — характерней- шие примеры таких внешних компонентов ума, применяемых на практике, среди многих других, для уменьшения нагрузки памяти на мозг. Недавние исследования показывают, что люди менее склонны запоминать ту или иную информацию, если она доступна онлайн. Иными словами, Сеть — своего рода жесткий диск, применяемый нами для хранения информации.
2005
Джессика Уитт с коллегами берутся изучать, как качество игры влияет на восприятие спортсмена
2006
Торстен Хансен и его группа показывают, что воспоминания о цвете объекта влияют на цветовое восприятие
2011
Дэниэл Уэгнер с коллегами публикуют результаты исследования влияния
«Гугла» на память