Интересные новости и факты (психология, нейрофизиология)

[ArefievPV]

Исследователи пообщались со спящими людьми, вторгаясь в их сны
https://www.popmech.ru/science/news-674233-issledovateli-poobshchalis-so-spyashchimi-lyudmi-vtorgayas-v-ih-sny/?from=main_3

Исследователи смогли успешно «поговорить» со спящим человеком в режиме реального времени, вторгаясь в его сны. Работает это только в редком состоянии осознанного сна.

В экспериментах участвовали люди, способные к осознанным сновидениям.
 
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Current Biology, спящие способны следовать инструкциям, решать простые математические задачи и отвечать на вопросы типа «да-нет», даже не просыпаясь.
 
«Мы обнаружили, что люди, находящиеся в фазе быстрого сна, могут взаимодействовать с экспериментатором и общаться в режиме реального времени. Мы также показали, что сновидящие способны понимать вопросы, участвовать в операциях с рабочей памятью и давать ответы», – пишут исследователи.
 
Осознанный сон – состояние, при котором сновидец осознает, что он спит. Иногда спящий может контролировать ход сна, изменяя окружение или персонажей. Осознанные сновидения случаются крайне редко, но некоторые люди испытывают их часто и даже могут вызвать их специально.
 
Исследователи из четырех университетов независимо друг от друга пытались пообщаться с осознанными сновидцами. Даже с испытуемыми, которые часто наблюдают осознанные сновидения, это крайне сложная работа, поэтому команды решили объединить результаты в одну статью. Ученые использовали различные подходы и методы: кто-то общался со спящими речью, кто-то – светом или прикосновениями.

«Наша экспериментальная цель сродни поиску способа поговорить с космонавтом, который находится в другом мире, но в этом случае мир полностью построен на основе воспоминаний, хранящихся в мозгу», – пишут ученые.

В статье говорится, что некоторые участники могли отвечать на вопросы типа «да» или «нет», различать звуки во время сна и даже провести элементарные вычисления. Вместо того, чтобы говорить, спящие давали ответы движением глаз или мимикой.

Проснувшись, один участник описал сообщения от экспериментаторов; «Как рассказчик фильма». Другому снилось, что они находятся в комнате с мерцающим светом, и он сказал: «Я узнал в этом код азбуки Морзе».

Однако, только 40 процентов спящих смогли ответить на вопросы исследователей, причем половина ответов была неправильной или слишком бессвязной для оценки.

Исследователи считают, что методы, использованные в экспериментах, можно адаптировать, например, для обучения или лечения эмоциональной травмы.

[ArefievPV]

Очередная новость в продолжение "математической эпопеи" пчёл.

Сначала напомню:

https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg223810.html#msg223810

Пчел научили складывать и вычитать
https://nplus1.ru/news/2019/02/06/bees-know-arithmetic

https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg228118.html#msg228118

Пчелы связали символы с числами
https://nplus1.ru/news/2019/06/05/digits-vs-symbols

https://paleoforum.ru/index.php/topic,2220.msg234521.html#msg234521

Пчелиная математика
https://www.nkj.ru/news/37120/

Теперь сама новость:

Пчелы обманывали ученых, притворяясь, что знают математику
https://www.popmech.ru/science/news-674313-pchely-obmanyvali-uchenyh-pritvoryayas-chto-znayut-matematiku/?from=main_middle

Ранее исследования показывали, что пчелы – математические гении. Медоносные пчелы считаются насекомыми, которые понимают, например, концепцию нуля и могут выполнять сложные операции сложения и вычитания. Однако новое исследование показало, что все это время пчелы, вероятно, жульничали.

Исследование показало, что пчелы в математических тестах используют не вычисления, а визуальные подсказки.
 
Согласно исследованию, опубликованному в Proceedings of the Royal Society B, пчелы вместо того, чтобы работать с числами для решения проблемы, используют визуальным подсказки.
 
Для проверки математических способностей пчел исследователи обучили насекомых распознавать таблички с разным количеством фигур. Одним пчелам предлагалась награда в виде сахарного сиропа за распознавание табличек с наибольшим количеством форм, а другим – с наименьшим. Как только пчелы научились выбирать «правильную» табличку с 80-процентной точностью, они были переведены на настоящие испытания, за которые не было вознаграждения.
 
В этот раз на каждой из двух табличек было одинаковое количество фигур, которые отличались визуальными аспектами, такими как размеры и их сложность (большее количество ответвлений и углов). Если пчелы использовали числовые подсказки для решения проблемы, они должны были бы одинаково отдавать предпочтение всем табличкам. Однако этого не случилось.
 
Вместо этого пчелы, обученные находить сахар на плакатах с наибольшим количеством фигур, летели к таблицам с более сложными формами, и наоборот – пчелы, обученные находить награду с меньшим количеством фигур, летели к более «простым» табличкам. Это указывает на то, что они использовали визуальные подсказки, а не математику.
 
«Это не означает, что пчелы или другие невербальные животные не могут понимать числа, но это предполагает, что животные используют нечисловые свойства для решения математических задач, с которыми они часто сталкиваются, если такая информация доступна», – пишут исследователи.

P.S. Слова "обманывали", "жульничали", "притворялись" - всецело на совести журналистов.

[ArefievPV]

К предыдущему сообщению. Новость в подаче другого ресурса.

Пчелы оценили количество объектов при помощи нечисловых параметров
https://nplus1.ru/news/2021/02/20/bees-numerical

Пчелы отличили картинки с разным количеством объектов благодаря использованию нечисловых (непрерывных) параметров — общей площади, периметра, формы. Нейросеть, которая имитирует активность зрительных нейронов пчел, также показала, что непрерывных сигналов действительно достаточно для такой оценки. Судя по всему, насекомые используют более простые механизмы визуального анализа для количественных оценок, чем привычный человеку числовой счет. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

Нечисловые характеристики картинок с объектами: общая площадь и иллюзорная форма

Исследователи задались вопросом, возможно ли определять количество, используя только нечисловую информацию. Для этого они создали простую модель нейронной сети из девяти нейронов, которые могли кодировать только одну неколичественную величину (пространственную плотность). Семь из них анализировали визуальные стимулы и «определяли» плотность, еще один кодировал решение (параметр больше или меньше), а последний — отвечал за предпочтение, полученное при обучении с подкреплением. Нейросеть после обучения действительно смогла отличать картинки и с объектами новых для нее форм и размеров. Эти данные свидетельствуют о том, что пчелы используют для счета более примитивные механизмы, которые не обязательно включают оценку количества объектов и могут базироваться на нечисловых параметрах.

Оказывается, пчелы умеют не только считать, но и определять человеческие лица. При этом, как показал эксперимент, насекомые делают это так же, как люди — воспринимают лицо целиком, а не распознают отдельные элементы.

P.S. Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

Пчелы и осы распознали человеческие лица
https://nplus1.ru/news/2018/08/15/bees-use-similar-mechanisms-to-recognise-faces

[ArefievPV]

Мозг современного человека увидел в рисунках палеолита объекты
https://nplus1.ru/news/2019/07/04/engravings-through-visual

Французские ученые выяснили, что при визуальной обработке петроглифов, относящихся к эпохе палеолита, в зрительной коре головного мозга современного человека активируются те же области, которые отвечают за обработку объектов: сама активность проходит по вентральному пути. Полученные данные могут служить доказательством использования древних рисунков в качестве знаковых систем для передачи информации, пишут ученые в Royal Society Open Science.

Дополню немного.

Первые известные современному человечеству подобия петроглифов датируются более полумиллионом лет тому назад: в 2015 году ученым удалось показать, что представители Homo erectus на территории современного острова Ява в Индонезии для производства орудий и гравировки пользовались ракушками. Первые наскальные рисунки, для которых использовалось подобие краски, датируются намного позже — по последним данным, 73 тысячами лет назад. Несмотря на то, что и те, и другие виды артефактов считаются ранним примером использования знаковых систем (которые потом эволюционируют в языки), до сих пор не решен вопрос того, в какой период человеческой эволюции подобные петроглифы перестали иметь индивидуальный смысл, понятный только тому, кто их наносит, и превратились в систему символ-смысл, способную переносить информацию и до других.

Один из способов изучить возможную символьную репрезентацию гравировок древних людей — проследить за тем, как они обрабатываются зрительной корой современного человека.

Проанализировав данные, ученые выяснили, что обработка древних петроглифов зрительной корой головного мозга напоминает обработку предметов: проходит по вентральному пути обработки зрительного стимула и заканчивается в нижней височной доле, активируя те же самые области веретенообразной извилины (те, которые отвечают за восприятие границ, формы предмета и другие).

Примеры активации некоторых частей зрительной коры в зависимости от стимула. Красным на графиках обозначены гравировки, синим — предметы.

Несмотря на то, что анализ мозга современного человека при обработке древних петроглифов имеет некоторые ограничения, ученые показали, что древние петроглифы в действительности могли иметь некоторое подобие символьной репрезентации и переносили определенный смысл. Сделать точные выводы, разумеется, нельзя, но в пользу выводов ученых может говорить, к примеру, то, что веретенообразная извилина — это часть зрительной системы мозга исключительно гоминидов, что позволяет вынести предположение, что и у древних представителей рода Homo она активировалась схожим образом.

Что касается веретенообразной извилины, то два года назад ученые, простимулировав эту область в мозге пациента с эпилепсией, показали, что некоторые ее части отвечают только за обработку определенного вида стимула: например, цвета или лиц.

P.S. Ссылка:
Стимуляция мозга заставила пациента с эпилепсией видеть лица и радугу
https://nplus1.ru/news/2017/11/01/facephenes-and-rainbows

[ArefievPV]

К предыдущему сообщению.

Стимуляция мозга заставила пациента с эпилепсией видеть лица и радугу
https://nplus1.ru/news/2017/11/01/facephenes-and-rainbows

Некоторые отделы веретенообразной извилины отвечают только за один определенный тип восприятия: например, распознавание лиц или цветов. Это выяснила международная команда ученых, которая использовала глубокую стимуляцию мозга на 26-летнем пациенте, страдающем эпилепсией. В результате пациент увидел цвета и лица там, где их не было, говорится в Статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые давно пытаются понять, существуют ли отделы мозга, отвечающие за одну, эксклюзивную функцию, или же мозг в этом плане достаточно пластичен. Функциональные методы нейровизуализации уже показали существование отделов мозга, отвечающих только на определенный стимул: например, лицо или написанное слово. С другой стороны, исследования с использованием мультивоксельного анализа паттернов активности головного мозга (англ. multivoxel pattern analysis) показывают, что такие эксклюзивные области также могут обрабатывать и не специфичную для них информацию: например, область, отвечающая за распознавание лиц, также может быть использована для того, чтобы отличить стул от машины.

Авторы новой работы проверили функциональную эксклюзивность разных отделов мозга, отвечающих за восприятие и распознавание, используя методы глубокой (инвазивной) стимуляции мозга. В исследовании принял участие один пациент с эпилепсией; в его мозге были установлены электроды с целью контроля возможных приступов. Наличие этих электродов позволило исследователям выбирать определенные области для стимуляции, а именно — отдельные участки веретенообразной извилины (англ. fusiform gyrus), которые участвуют в распознавании самых разных объектов и их признаков: от форм и цветов до лиц и мест. Исследователи простимулировали два участка веретенообразной извилины: участок, отвечающий за распознавание лиц, и участок, воспринимающий цвета.

Расположение использованных электродов в зависимости от функций стимулируемых областей: область распознавания лиц (красным) и цветов (синим).

Затем ученые попросили пациента описать, что он видит при активной стимуляции выделенных областей. При стимуляции отдела веретенообразной извилины, отвечающей за распознавание лиц, пациенту казалось, что лицо экспериментаторов меняется; при наблюдении за отдельными предметами (коробкой или резиновым мячиком) участник эксперимента также сообщал о том, что видит поверх объекта части лица: глаза и рот. При стимуляции областей, отвечающих за цветовое восприятие, пациент видел радугу — также поверх объектов.

Несмотря на то, что стимуляция определенных областей мозга заставила пациента видеть то, чего на самом деле не было, его восприятие реальных представленных ему объектов (мячика или коробки) осталось неизменным: стимуляция попросту «добавила» в восприятие пациента определенные объекты и их признаки. На основании этого ученые делают вывод, что стимулируемые области действительно имеют эксклюзивную функцию — распознавание лиц или цветов.

P.S. До кучи ещё одна ссылка с цитатами:
Разницу между осознанным и неосознанным восприятием обнаружили на нейронном уровне
https://nplus1.ru/news/2017/09/21/consciousperception

Установлено местонахождение нейронов, отвечающих как за осознанное, так и за неосознанное восприятие изображений человеком. Эти нейроны локализованы в медиальной височной доле, однако внутри самой зоны работают по-разному. Работа с результатами исследования немецких нейрофизиологов опубликована в Current Biology.

Сознание — это избирательный процесс, поскольку только часть сенсорной информации становится осознанной — в этом случае говорят об осознанном восприятии. Бóльшая часть стимулов, поступающих с сенсорным систем, остается на уровне шума. Это, однако, не значит, что мозг не реагирует на такие стимулы, но восприятие остается неосознанным.

На данный момент неясно, какие нейронные механизмы лежат в основе как осознанного, так и неосознанного восприятия. Известно, что существует связь между осознанным восприятием и активностью отдельных нейронов в передних областях вентрального пути у низших приматов или в медиальной височной доли у человека (medial temporal lobe), но более точными сведениями до недавнего времени ученые не располагали.

Эти данные свидетельствуют о том, что для возникновения осознанного восприятия необходима синхронизация нейронных реакций во всей медиальной височной доле. Если синхронизации не происходит, восприятие остается на неосознанном уровне.

[ArefievPV]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 42: откуда в кишечнике взялись нейроны?
http://neuronovosti.ru/minoga/

Наш кишечник на всём своём протяжении окружен тысячами нейронов. Именно они заставляют его сокращаться и проталкивать пищу вперёд. Нервная система кишечника – это наиболее сложно устроенное скопление нейронов в теле за пределами головного и спинного мозга. Тем более удивительно, что в процессе развития абсолютное большинство клеток-предшественниц нейронов образуются в районе шеи, из области блуждающего нерва, и уже оттуда мигрируют к самому концу кишечника. Как и когда в процессе эволюции возник такой сложный (и неочевидный) путь «заселения» кишечника нейронами?



Чтобы занять своё место во взрослом организме, клетки-предшественницы нейронов кишечника проделывают самый длинный путь из всех эмбриональных клеток. Однако, в 2014 году было показано, что всё-таки очень небольшая часть кишечных нейронов так далеко не путешествует – они образуются рядом в непосредственной близи с органом из предшественников шванновских клеток (вспомогательных клеток нервной ткани, которые формируются вдоль аксонов периферических нервных волокон). Отсюда возникло предположение, что это прогрессивный признак, появившийся не так давно в эволюции. Ведь получается, что клеткам сократили дистанцию, которую им необходимо пройти, чтобы занять нужное место.

Но как показало исследование, опубликованное в Nature, на самом деле всё ровно наоборот: в эволюции сначала кишечник заселяли «местные» клетки, предшественницы шванновских клеток, а позже их место вытеснили «мигранты» из блуждающего нерва.

Стандартный подход для поиска ответа на один из фундаментальный вопросов нейробиологии – как же эволюция вышла на такую развитую нервную систему подобно человеческой – это проследить развитие нервной системы у других проще устроенных животных. Что и сделала группа под руководством Марианны Броннер (Marianne E. Bronner) из Калифорнийского университета технологий.

Учёные взяли за модель миног – животных, внешне напоминающих то ли тонких рыб, то ли толстых червей. Они находятся в самом основании эволюционного дерева позвоночных: у них уже есть позвоночник, но ещё нет челюстей.

Проследив развитие их нервной системы, исследователи обнаружили, что удивительным образом в процессе развития нейроны кишечника миног не совершают длинных миграций. Напротив, они образовываются из близлежащих шванновских клеток. Получается, что путешествия предшественников нейронов кишечника из блуждающего нерва – это как раз-таки прогрессивная черта, которая возникла в эволюции позже. Как, когда и зачем – это уже вопросы для следующих исследований.

[ArefievPV]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 194: самостоятельные дендриты
http://neuronovosti.ru/naturesci194-dentrites-live/

Как-то мы писали, как новые методы детекции электрической активности нейронов позволило расширить функции мозжечка.  В исследовании 2017 года новые методы используются шире – чтобы пересмотреть в целом в какой части нейрона возникает (или не возникает) возбуждение.



Нейроны – клетки, очень растянутые в пространстве. Они состоят из тела нейрона и его отростков – дендритов (которые передают возбуждения к телу нейрона) и аксонов (передают электрический потенциал от тела нейрона). Дендриты могут тянутся на расстояние до 1000 микрон, тогда как само тело нейрона очень небольшое – около 10 микрон. Классическая теория возбуждения нейрона предполагает, что дендриты – это довольно пассивные участники в передачи электрического сигнала. Они служат связующим звеном между нейронами и передают информацию от синапса к телу нейрона, который в свою очередь интегрирует информацию полученную и от других дендритов и решает, что передавать по аксону к следующему синапсу.

Эта теория строится на изучении поведении дендритов нейронов в «пробирке» – нейронов, выращенных на культуральных планшетах. При таких исследованиях обычно в сам дендрит вставляется электрод, что позволяет измерить изменения потенциала. Что происходит с дендритами в живом организме проверить с помощью этого метода невозможно – животное будет двигаться, электрод сместится, а это приведет к повреждению и отмиранию дендрита.

В нынешнем исследовании ученые использовали тетрод, специальный вид электродов, который измеряет изменение напряжения на расстоянии, без проникновения в дендрит. Естественно, если разместить этот тетрод у головы животного, то измерение активности отдельных нейронов, не говоря уже о дендритах, получить не получится. Необходимо с ювелирной точностью внедрить тетрод к отдельных дендритам хирургическим путем. При этом действовать надо быстро – тетроды вызывают иммунную реакцию, и соответственно быстро обволакиваются глией, делая измерения невозможными.

Всё же, героическими усилиями группа из Университета Калифорнии Лос-Анджелес смогла получить измерения поведения отдельных дендритов у мышей на протяжении четырех дней. Удивительным образом они зафиксировали, что дендриты возбуждались чаще, чем тела нейронов, с которыми они связывались: частота возбуждения дендритов была в 5 раз выше во сне и в 10 раз выше при бодрствовании чем частота возбуждения тел нейронов. Логичное объяснение этому – это то, что дендриты не пассивны, а могут сами генерировать возбуждение.

Этот вывод приглашает как к глобальному пересмотру учебников нейробиологии, так и повсеместному пересчету многих данных о функционировании нейронов – очевидно, в формулах нужно ввести новую переменную: самостоятельное возбуждение дендритов.

P.S. Ссылка с дополнительной информацией:

Нейронауки для всех: клетки нервной системы
http://neuronovosti.ru/neuro-dlya-chaynikov-cells/

[ArefievPV]

Мозг во время сна: активность выше, сознание ниже
http://neuronovosti.ru/mozg-vo-vremya-sna-aktivnost-vyshe-soznanie-nizhe/

Швейцарские исследователи установили, что перед стадией глубокого сна активность между различными функциональными сетями мозга увеличивается, однако это не приводит к эффективной коммуникации.

Именно этот факт, по всей видимости, обуславливает нарушение сознания и неспособность адекватного усвоения информации. Наблюдения за спящим мозгом, опубликованные в журнале iScience, могут помочь ученым чуть лучше понять нейрональные основы сознания.

Сон по-прежнему остается одной из самых неизученных нейрофизиологических функций, и очередной пробел здесь попытались восполнить исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны. Используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) и электроэнцефалографию (ЭЭГ), они пронаблюдали за активностью спящего мозга и обнаружили весьма любопытный феномен.

Сон на основе ЭЭГ-активности мозга принято разделять глобально на медленный и быстрый и более частно – на пять стадий, где четыре условно имеют отношение к медленному сну (от первой поверхностной до четвертой глубокой), а пятая сама по себе является быстрым сном. Активность мозга при быстром сне напоминает бодрствование, но при этом мышцы максимально расслаблены, активны лишь мышцы глазных яблок, поэтому эту стадию еще называют сном с быстрым движением глаз. При медленном же сне активность мозга постепенно снижается, достигая минимума при третьей-четвертой стадии, но в это время нейронные сети максимально синхронизируются – наблюдается медленноволновая дельта-активность.

Так вот, чтобы понять, как «ведут» себя функциональные сети мозга, как они взаимодействуют между собой в процессе перехода от бодрствования ко сну, ученые использовали относительно новый подход – паттерны коактивации, основанные на инновациях (innovation-driven co-activation patterns, iCAPS). Суть этого подхода в том, что фиксируется временнАя активность мозга, то есть физиологически значимые моменты региональной активации и деактивации, а не фактическое время активности каждой сети. Это позволило исследователям восстановить те сети покоя мозга, которые перекрываются во время сна и бодрствования как во времени, так и в пространстве, обеспечивая более правдоподобное и, следовательно, предположительно более точное описание «сонной» функциональной организации мозга.

Как выяснилось при одновременных фМРТ и ЭЭГ-наблюдениях, во второй стадии сна интеграция всех функциональных сетей мозга, вопреки ожиданиям, нарастала. То есть, между ними увеличивалось количество «запросов» и попыток связи. Но при этом эффективность обработки сигналов снижалась, и постепенно глобальная активность мозга и функциональная связность между его отделами падала к третьей и четвертой фазам сна, приводя к полной потере сознания.

Исследователи отметили, что нестабильность функциональной синхронизации сетей, отвечающих за когнитивные процессы и, условно, сознание, начинается уже во второй фазе, но при этом активность между сетями повышается, как бы пытаясь это компенсировать. Но чем глубже мозг погружается в сон, тем больше нарушается взаимодействие между сетями мозга.

Ученые надеются, что разобравшись в том, что происходит с мозгом во сне, они смогут приблизиться к пониманию устройства сознания, и что-то осознанно предпринимать во время его нарушений.

[ArefievPV]

А чего он дразнится?
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435746/A_chego_on_draznitsya
P.S. Интересная статья. Накидаю цитат из неё:

Дразнение — явление сложное, отчасти агрессия, отчасти игра, и исход процесса зависит от того, какие элементы преобладают.

Когда человек дразнится, он демонстрирует свою силу и статус, потому что самому затюканному члену группы никто не позволит обзываться и передразнивать других. Если же в этом занятии больше игры и юмора и нет намерения оскорбить, его называют поддразниванием; оно может быть приятным для всех участников и даже поспособствовать их сближению.

Поддразнивать человека сложнее, чем дразнить, потому что дразнящий должен предвидеть реакцию объекта (вдруг он не засмеется, а обидится или рассердится), а дразнимый — понимать дружелюбный настрой шутника. Люди обучаются этому не сразу, годам к 10–12. Маленькие дети воспринимают только негативные стороны поддразнивания. Бывает, что взрослый дразнит ребенка, как ему кажется, вполне дружелюбно, а малыш обижается.

Тем не менее малютки, не достигшие года и не овладевшие речью, охотно поддразнивают взрослых. Специалисты выделили три основных типа младенческого поддразнивания. Тип первый — предложить и не дать, например протянуть родителю игрушку, а когда родитель к ней потянется, отдернуть руку. Есть еще провокационное действие: малявка делает то, что нельзя, или не делает того, что нужно, скажем, сует в рот губку. И наконец, младенцы мешают другим — отбирают предметы, отвлекают. Обычно они повторяют свои действия несколько раз, при этом смотрят на родителя и улыбаются, ожидая, что на них обратят внимание, улыбнутся, поиграют.

Если такое поведение не понравилось, малыши его редко повторяют. Следовательно, они уже в таком возрасте понимают настроение другого человека и предвидят его реакцию. Так, они ожидают, что родитель не только потянется за предложенной игрушкой, но и удивится, если вдруг ее не получит. То-то весело! Эти крохи и сами готовы посмеяться над хорошей шуткой, когда мама, к примеру, делает вид, что пьет из детской бутылочки. И раз их смешат абсурдные поступки, они уже понимают, каким должен быть истинный порядок вещей.

Но если бессловесные младенцы могут и шутить, и оценить чужую шутку, значит, язык им для этого не нужен. Так, может быть, шутливое поддразнивание присуще и животным, в том числе обезьянам? И поскольку ученых всегда интересует, откуда что берется, сразу возникает вопрос об эволюционных корнях игривого поддразнивания и чувства юмора.

Человекообразные обезьяны дразнятся весьма разнообразно, но игривое поддразнивание описано довольно плохо, что удивительно, учитывая, сколько исследований посвящено играм животных. Очевидно, ученые, интересовавшиеся дразнением, сконцентрировались исключительно на его агрессивном аспекте.
.....
Тем не менее некоторые сведения о поддразнивании в литературе обнаружить можно, чем и занялись исследовательницы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством доцента Эрики Картмил. Начали они с поиска упоминаний о тех трех формах игрового поддразнивания, свойственных младенцам.

Действия

Случаев, когда одна обезьяна предлагает что-нибудь другой, а потом не дает, описано много. Шимпанзе и орангутаны разных возрастов протягивают друг другу мячики, палочки, собственные руки. Один самец орангутана в зоопарке просовывал палочку самке, которая сидела в соседней клетке, отделенная сетчатой стенкой. Как только самка пыталась схватить палочку, шутник ее отдергивал. Так они забавлялись довольно долго, им не надоедало, и самка не сердилась.
.....
Эксперимент выглядит следующим образом. Бонобо сидит в комнате с сетчатыми стенками и видит, как в соседнем помещении один человек демонстративно крадет у другого палку, выходит с ней из комнаты и запирает дверь. Затем обидчик подсовывает палку под стенку обезьяньей комнаты, рядом с ней кладет кусочек банана и уходит. Запертый и ограбленный человек хнычет, трясет дверь, бросает выразительные взгляды на палку и на бонобо, словом, всячески демонстрирует желание получить свое сокровище назад — сам он до палки дотянуться не может. Бонобо в такой ситуации всегда начинали с того, что съедали банан. Затем они вытаскивали палку из-под сетки (иногда), но практически никогда ее не передавали. Дети и шимпанзе в подобных экспериментах возвращали ограбленному его имущество примерно в половине случаев, а бонобо всякие орудия почему-то передают неохотно. Камнем для колки орехов не поделятся, зато орехами угостят, значит, не жадничают. И желание человека понимают прекрасно, потому что дразнятся. Шестеро бонобо из восемнадцати протягивали ограбленному палку и отдергивали, причем такое поведение повторялось регулярно. Исследователи истолковали его как попытку инициировать контакт.

Вторая форма поддразнивания — провокационное поведение (животное делает то, что не положено, или не делает того, что надо). Его сложно выявить, потому что провокацию легко спутать с нежеланием. Например, обезьяна не возвращает данный ей предмет, и поди разбери, в чем дело: она не понимает, чего от нее ждут, не хочет расставаться с предметом или завязывает социальный контакт? По-видимому, животные все-таки устраивают провокации, хотя таких случаев описано мало. Горилла Коко, которую научили языку жестов, регулярно давала неправильные ответы, хотя правильные, безусловно, знала. С Коко работала зоопсихолог Франсин (Пенни) Патерсон. На вопрос: «Чем Пенни чистит твои зубы?» Коко отвечала: «Ногой». А что Пенни кладет на твою зубную щетку? Нос! И поднимает ногу к носу, демонстрируя игривое лицо. Однако случаи, когда обезьяны специально употребляют неправильные слова, трудно интерпретировать, потому что обученных языку животных невольно очеловечивают.

Мешают ли животные друг другу? О, да! Но опять-таки, мотивация такого поведения может быть разной: привлечь внимание, отвлечь внимание, побудить к действию. Наконец, помехи могут быть случайными. Понять их подоплеку помогают сопутствующие признаки, позволяющие истолковать поведение животного как игру. Дикие детеныши шимпанзе часто пристают к взрослым обезьянам, кусают или теребят, и взрослые в ответ либо играют с детенышами, либо отталкивают, но агрессии не проявляют. То же происходит и в неволе. Исследователи наблюдали, как орангутан, живущий в зоопарке Туайкросса, пихал своих соседей по клетке или дергал за волосы, пока кто-нибудь не прерывал своего занятия и не начинал с ним шутливо возиться. В этих случаях мы имеем дело с дружелюбным взаимодействием.

Понимание и предвидение

Чтобы поддразнивание не воспринималось как агрессия, шутник должен понимать, что думает и чувствует объект шутки. Это умение (его назвали теорией разума) не следует путать с эмпатией — способностью разделять чувства другого человека, смеяться или горевать вместе с ним. Наблюдения показывают, что теорией разума обладают не только люди, в том числе и младенцы, но и обезьяны.
.....
Двух шимпанзе, чаще мать и дитя, помещали в соседние кабинки, разделенные прозрачной перегородкой. В перегородке, в метре от пола, есть маленькое отверстие. Шимпанзе в это отверстие не пролезет, но может передать предмет. Одной из обезьян предлагали сок, который можно добыть, либо высосав через соломинку, пропущенную через отверстие в перегородке, либо пододвинув упаковку палкой. Задача несложная, но у шимпанзе не было ни палки, ни соломинки. Зато обезьяне в соседней кабинке давали набор из семи предметов: палка, соломка, шланг, цепь, веревка, кисть и ремень. Пока она перебирала это богатство, шимпанзе с соком тянул руки через окошечко и хлопал в ладоши, привлекая к себе внимание.

В подавляющем большинстве случаев сосед откликался на просьбу и подавал соломинку или палку, в зависимости от того, что требовалось в данный момент — сквозь прозрачную стенку хорошо видно, как именно можно добыть сок.

Но если перегородка непрозрачна, помощи ждать не приходится, потому что владелец инструментов не понимает цели соседа, и простирание рук через окошечко не поможет.

Много экспериментов с шимпанзе провели исследователи разных стран под руководством Майкла Томаселло, профессора Института эволюционной антропологии Макса Планка. Они выяснили, что шимпанзе понимают не только цель другой обезьяны или человека — например, подают ему оброненную палку, до которой он не дотягивается, но и намерения.

В одном из экспериментов человек сидел на табуретке и угощал шимпанзе виноградом через окошечко в перегородке. Время от времени он вставал и переходил к другому окошечку в нескольких метрах от первого и там предлагал этой же обезьяне виноград из другого ведра. На одном месте шимпанзе угощали от одного до трех раз подряд, так что он не мог предвидеть, когда человек сменит позицию. В эксперименте участвовало несколько обезьян, все они быстро привыкли к такому порядку и, когда экспериментатор вставал, перемещались к другому окну, чтобы продолжить пиршество. Но иногда рядом со вторым ведром звонил телефон или помощник бросал туда блокнот, тогда человек шел подобрать блокнот или ответить на звонок. Обезьяны прекрасно понимали, зачем он встает, к другому окошку не бросались и ждали, не вернется ли кормилец на прежнее место.

В другой серии экспериментов Томаселло с коллегами доказали, что человекообразные обезьяны правильно оценивают чужую осведомленность. Не думайте, что это просто, дети такую премудрость осваивают не сразу. Малышам показывают небольшой спектакль, в котором кукла Салли прячет некий предмет. Потом она выходит из комнаты, а другая кукла тем временем эту вещь перепрятывает. Когда детей спрашивали, где будет Салли искать свое сокровище, когда вернется, малыши указывали на то место, где предмет находится в данный момент, и только дети старше четырех лет понимали, что Салли не догадывается о коварстве другой куклы и рассчитывает найти предмет там, где оставила.
.....
Когда обезьяна смотрит фильм, ее взор направлен туда, где что-то происходит или должно произойти, а ученые с помощью трекера узнают, чего обезьяна ожидает. Вот, например, остросюжетное видео о конфликте человека и Кинг-Конга, роль которого исполнял костюмированный актер. Соперники разделены решеткой. Кинг-Конг отнимает у человека камень, прячет его в коробку и прогоняет человека. Затем он перепрятывает камень в другую коробку, а потом вообще уносит. Возвращается человек и хочет достать камень. Поскольку он по другую сторону решетки, ему нужно подтянуть к себе платформу с обеими коробками, взявшись за ручку, расположенную посередине. На этом видео заканчивается, и обезьяна так и не узнает, какой выбор сделал человек. Подсказок тоже нет: человек двигался к центру площадки и смотрел прямо перед собой. Ни жестом, ни взглядом он не дал понять, какая из двух коробок его интересует. Тем не менее обезьяны (в эксперименте участвовали шимпанзе, бонобо и орангутаны) смотрели туда, где, по их мнению, человек рассчитывал найти камень.

Взгляд обезьяны опережал движения человека, и большинство животных правильно определили, что он откроет коробку, в которую на его глазах прятал камень Кинг-Конг. Если бы животные просто смотрели видео, то следили бы за актером, но их интересовало, что он предпримет, и они смотрели на предполагаемую цель, угадав ее правильно.

Авторы исследования подчеркивают, что обезьяны никогда раньше не видели, как обманывают человека, так что не могли опереться на личный опыт. Они действительно предвидели действия человека, понимая, что он введен в заблуждение.

При таких способностях им раз плюнуть воспользоваться чужим неведением.
.....
Где предвидение, там и обман, которым обезьяны тоже пользуются.
.....
Так что же, если обезьяны действуют, как веселящиеся младенцы, предвидят поведение другой особи и даже в состоянии им управлять, могут они друг друга поддразнивать или нет? Теоретически — да. А чтобы выяснить это наверняка, нужно больше наблюдать и экспериментировать, обращая внимания на признаки шутливого поддразнивания.

Один из таких признаков — смех, которым часто сопровождаются шутки и развлечения людей. Человекообразные обезьяны, когда в шутку борются или гоняются друг за другом, также издают звуки, похожие на смех. Общий смех сплачивает и улучшает настроение, смеющиеся шимпанзе играют дольше. Однако пока никто не отмечал, что обезьяны смеются во время поддразнивания. Если окажется, что все-таки смеются, значит, действительно шутят.

[ArefievPV]

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 36: снова гены и аутизм
http://neuronovosti.ru/genoautism/

Появилось разъяснение того, какие генетические механизмы ответственны за слабую социализацию аутистов в обществе. Исследователи из медицинского центра дьякониссы Бет Израэль (BIDMC) определили, какой именно ген из какой специфической популяции клеток мозга связан с одной из общих форм расстройств аутистического спектра. Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает нейробиологические основы общительности и может стать первым шагом в сторону создания генной терапии для пациентов с аутизмом.

Мэттью Андерсон (Matthew P. Anderson), возглавляющий отделение нейропатологии в BIDMC, и его коллеги сосредоточились на гене UBE3A (кодирует фермент убикветин-лигазу, отвечающую за удаление ненужных белков), увеличение копий которого вызывает одну из форм аутизма у человека (он находится в хромосоме 15q). А вот отсутствие этого гена, наоборот, приводит к синдрому Ангельмана – генетическому заболеванию, которое проявляется излишней общительностью, склонностью к эпилептическим припадкам, задержке умственного развития и специфическому расстройству движений, которые становятся похожими на движения марионетки. В своей предыдущей работе команда Андерсона продемонстрировала, что у мышей с лишними копиями гена UBE3A нарушается всяческое взаимодействие со своими сородичами.

«В этом исследовании мы хотели определить, «кто виноват» в дефиците социального поведения и как в этом замешан UBE3A. Мы сами смоделировали эксперимент и не только внедрили ген в конкретные области мозга мыши, но и даже смогли направить его в специфические типы клеток, чтобы проверить, какие из них, главным образом, регулируют общительность», — говорит Андерсон.

Когда учёные сравнили обычных животных и мышей с моделированным аутизмом, то заметили, что многочисленные копии гена UBE3A вступали во взаимодействие с почти 600 другими генами. Проанализировав и сравнив получающиеся белковые взаимодействия, учёные пришли к выводу, что «усиление» UBE3A приводит к снижению активности генов церебеллина.

Это семейство генов кодирует глутаматергические синапсы, с помощью которых нейроны взаимодействуют друг с другом, используя нейромедиатор глутамат. Исследователи обратили большее внимание на церебеллин 1 (CBLN1) – потенциальный «посредник» эффектов UBE3A, потому что как только он из клеток удалялся, проявлялась клиническая картина, характерная для аутизма. В повторных сериях экспериментов связь между двумя генами обозначилась ещё более явно.

Помимо всего прочего, учёные занялись и картированием мозга, чтобы определить, где происходят столь важные для психического здоровья генные взаимодействия.

«То, что мы обнаружили, стало для нас удивлением. Большинство учёных бы подумали, что всё дело в коре – зоне мозга, где обрабатываются сенсорная и моторная информация. Но, как ни странно, эти взаимодействия происходят в стволе мозга, там, где находится система вознаграждения», — объясняет Андерсон.

Чтобы это подтвердить, учёные использовали генетические модифицированные модели мышей и хемогенетику – метод, когда в клетку встраиваются рецепторы, которыми можно управлять с помощью специально вводимых нейромедиаторов и, тем самым, находить их местоположение. Оказалось, что большинство клеток «скрывается» в вентральной тегментарной области (ВТО) – части среднего мозга, которая играет важную роль в системе вознаграждения и формировании зависимости.

«Нам удалось заставить мышей перестать общаться через подавление определённых нейронов, и мы могли бы реально повысить и продлить коммуникабельность, возвращая их обратно «к жизни». Теперь у нас есть «тумблер» для контроля общительности. Когда-нибудь это станет тем лечением, которое поможет нашим пациентам чувствовать себя в любом обществе комфортно», — говорят учёные.

P.S. Полагаю, что по поводу «тумблера» – это они слишком оптимистично выразились. 

[ArefievPV]

Мы живём в настоящем? [Veritasium]

Вы уверены, что знаете, что такое «настоящее»? Думаете, наш мозг воспринимает время достаточно точно, чтобы полагаться на него в этом вопросе? Есть шанс, что после этого видео вы начнёте сомневаться.

[ArefievPV]

Дэвид Иглмен: Можем ли мы создать для людей новые чувства?
https://www.ted.com/talks/david_eagleman_can_we_create_new_senses_for_humans/transcript?embed=true&language=ru

И, хотя, информация, в большинстве своём, достаточно известная, приведу текст беседы:

Мы состоим из крошечных частиц и сами являемся частью огромного космоса, и мы плохо понимаем, что происходит на таких масштабах, потому что наш мозг не эволюционировал для понимания мира на таких масштабах.

Напротив, мы будто в ловушке — нашему восприятию доступна лишь узкая полоска в сáмой середине. Странно то, что даже в этом срезе реальности, нашем «доме», мы не видим большинства происходящего. Взять, например, цвета нашего мира. Это световые волны, электромагнитное излучение — оно отражается от предметов и попадает на специализированные рецепторы в наших глазах. Но мы видим не все существующие волны. На самом деле, мы видим меньше одной десятитриллионной того, что нас окружает. Радиоволны и микроволны, рентгеновское и гамма-излучение проходят через ваше тело прямо сейчас, и вы этого совершенно не замечаете, потому что у вас нет биологических рецепторов, чтобы это почувствовать. Тысячи разговоров по сотовым телефонам проходят сквозь вас прямо сейчас абсолютно незамеченными.

Такие вещи не являются невидимыми по сути. В реальности, доступной змеям, существует инфракрасное излучение, а пчёлы видят мир и в ультрафиолете тоже, и, конечно, у нас в автомобилях есть приборы, которые ловят сигналы из радиодиапазона, а в больницах есть устройства, улавливающие рентгеновское излучение. Но ни то, ни другое вы не можете почувствовать непосредственно, по крайней мере пока, потому что у людей в стандартной комплектации нет нужных сенсоров.

То есть наше восприятие реальности ограничено нашей биологией, и это идёт в разрез с привычной идеей, что наши глаза, и уши, и кончики пальцев просто воспринимают объективную реальность. На самом деле, мозгу доступна лишь малая часть реального мира.

Если посмотреть на животных, видно, что разные животные воспринимают разные части реальности. В тёмном и беззвучном мире клещей важные сигналы — это температура и масляная кислота; у чёрной ножетелки мир ощущений щедро раскрашен электрическими полями; для летучих мышей, использующих эхолокацию, реальность состоит из волн сжатого воздуха. Это срез их экосистемы, доступный для их восприятия, для этого есть научный термин. Умвельт, по-немецки это означает окружающий мир.  Мы предполагаем, все животные считают, что их умвельт и есть вся объективная реальность, ведь зачем пытаться представить что-то недоступное нашим чувствам? Вместо этого мы принимаем реальность такой, какой она нам представляется.

Давайте попробуем понять это получше. Представьте, что вы собака породы бладхаунд. Весь мир для вас — это запахи. У вас длинная морда, в которой 200 миллионов обонятельных рецепторов, и мокрый нос, который отлично улавливает молекулы запаха, в ваших ноздрях даже есть прорези, чтобы вы вдыхали сразу много воздуха. Для вас всё — запах. И однажды вас осеняет. Вы смотрите на своего хозяина-человека и думаете: «Каково это — иметь жалкий, убогий нос, как у человека?» (Смех) «Каково это — вдыхать ничтожно малое количество воздуха? Как можно не знать, что в 100 метрах от тебя кот? Или что твой сосед был на этом самом месте шесть часов назад?» (Смех)

Из-за того, что мы — люди, мы никогда не ощущали этот мир запахов, и мы не осознаём, что упускаем его, потому что мы надёжно заперты в своём умвельте. Вопрос в том, можем ли мы выбраться из него. Как нейробиолог, я заинтересован в том, как технологии могут расширить наш умвельт и как это изменит восприятие мира человеком.

Известно, что можно связать технологии и биологию, — сотни тысяч людей разгуливают с искусственным слухом и зрением. Это работает так: микрофон оцифровывает сигнал и направляет его по электродам прямо во внутреннее ухо. В случае с имплантом сетчатки берётся камера, которая оцифровывает сигнал, затем электродная сетка подключается прямо к оптическому нерву. Всего 15 лет назад множество учёных считали, что эти технологии не будут работать. Потому что эти технологии говорят на языке Кремниевой долины, а это не тот язык, который используют биологические органы чувств. Но факт в том, что они работают: мозг прекрасно понимает, как использовать эти сигналы.

Как мы это объясняем? Вот большой секрет: ваш мозг ничего не слышит и не видит. Он заперт в тишине и темноте черепной коробки. Всё, что он видит, — электрохимические сигналы, приходящие с разных кабелей с данными, это всё, с чем мозг имеет дело, ничего кроме этого. Поразительно, но мозг так хорошо понимает эти сигналы, распознаёт образы и присваивает значения, что он берёт внутренний мир и создаёт там свою версию всего происходящего — ваш субъективный мир.

Но вот ключевой момент: ваш мозг не знает, и ему, в общем-то, всё равно, откуда он получает данные. Какая бы информация не приходила, он просто разбирается, что с ней делать. Это очень эффективный механизм. Это, по существу, универсальное вычислительное устройство, мозг просто принимает всё и разбирается, что с этим делать, и это, я думаю, позволяет матери-природе играть с самыми разными входными каналами.

Я называю эту модель эволюции КГ, не хочу углубляться в технические термины, но КГ означает «картофельная голова», это называние подчёркивает, что все органы чувств, которые мы знаем и любим, — наши глаза, уши, кончики пальцев — всего лишь периферийные устройства стандарта «включил и играй»: вы просто подключаете их, и всё работает. Мозг сам понимает, что делать с входящей информацией. Если взглянуть на царство животных, можно найти множество периферийных устройств. У змей есть тепловые рецепторы, улавливающие инфракрасное излучение, у чёрной ножетелки есть электрорецепторы, а у крота-звездоноса есть отросток с 22 пальцами, которыми он ощупывает окружающий мир и выстраивает его объёмную модель; у многих птиц есть магнитные рецепторы для ориентации по магнитному полю планеты. Это означает, что природе не нужно постоянно переделывать мозг. Вместо этого, после того как сформировались принципы работы мозга, всё, о чём беспокоится природа, — создание новых периферийных устройств.

Итак, что же это означает? Это означает, что нет ничего особенного или основополагающего в биологическом строении наших тел. Это просто то, что мы получили в процессе долгой и непростой эволюции. Но мы не обязаны оставаться в этих рамках, и лучшее доказательство этого — так называемое сенсорное замещение. Это когда информация попадает в мозг по необычным каналам восприятия, а мозг сам понимает, что с ней делать.

Может показаться, что это просто болтовня, но первая работа, описывавшая это, появилась в журнале Nature в 1969 году. Учёный Пол Бах-и-Рита сажал слепых людей в модифицированное стоматологическое кресло и включал специальную видеокамеру: когда он помещал что-то перед камерой, люди чувствовали это изображение — оно вдавливалось им в спину с помощью решётки из соленоидов. То есть если он водил кофейной чашкой перед камерой, люди чувствовали это спиной, и, поразительно, но слепые люди стали очень хорошо определять, что стоит перед камерой, просто чувствуя это поясницей. Есть множество более современных вариаций этого опыта. Звуковые очки, которые записывают видео того, что вы видите, и превращают это в звуковой ландшафт: когда что-то движется, приближается и удаляется, оно звучит как «бз-з, бз-з, бз-з-з». Вроде какофония, но через нескольких недель слепые люди начинают очень хорошо понимать, что находится перед ними, основываясь на том, что слышат. Сигнал может поступать как угодно: в этой системе используется электротактильная сетка на лбу, так что вы лбом чувствуете, что находится перед вами. Почему лоб? Вы его ни для чего другого не используете.

Самая современная версия называется BrainPort: это маленькая электросетка, которая устанавливается на язык, и видеоряд превращается в слабые электротактильные сигналы, и слепые люди так хорошо это осваивают, что могут закинуть мяч в корзину или пройти сложную полосу препятствий. Они видят языком. Звучит безумно, да? Но помните, зрение — это просто электрохимические сигналы, проходящие через ваш мозг. Ваш мозг не знает, откуда эти сигналы приходят. Он только понимает, что с ними делать.

В нашей лаборатории мы работаем над сенсорным замещением для глухих, и я работаю над одним проектом с аспирантом нашей лаборатории Скоттом Новичем, который возглавляет его для своей диссертации. Вот что мы хотим сделать: мы хотим, чтобы звуки окружающего мира преобразовывались так, чтобы глухой человек мог понять, что говорят другие люди. Мы хотели, учитывая распространённость и мощность переносных устройств, чтобы это работало на сотовых телефонах и планшетах и чтобы это можно было носить, например, под одеждой. Вот опытная модель. Когда я говорю, звук записывается планшетом, затем он отображается на жилет, покрытый вибромоторами, такими же как у вас в телефоне. Когда я говорю, звук конвертируется в последовательность вибраций на жилете. Это не просто идея: планшет передаёт сигнал по Bluetooth, а на мне надет этот самый жилет. И когда я говорю... (Аплодисменты) звук переводится в последовательность вибраций. Я чувствую мир звуков.

Мы тестировали всё это вместе с глухими людьми, и оказалось, что после небольшого промежутка времени люди начинают чувствовать, они начинают понимать язык жилета.

Это Джонатан. Ему 37 лет. У него есть степень магистра. Он был рождён глухим, что означает, что часть умвельта ему недоступна. Джонатан тренировался с жилетом по два часа в день четыре дня, и вот он на пятый день.

Скотт Нович: «Ты».

Дэвид Иглмэн: «Скотт говорит слово, Джонатан чувствует его жилетом и пишет его на доске».

СН: «Где. Где».

ДИ: «Джонатан способен переводить этот сложный узор вибраций и понимать, что ему говорят».

СН: «Трогать. Трогать».

ДИ: Он делает это не... (Аплодисменты) Джонатан не делает это осознанно, потому что узоры вибраций слишком сложны, но его мозг начинает находить закономерности, которые позволяют понять, что означают эти данные, и мы надеемся, что после где-то трёх месяцев использования жилета он сможет напрямую воспринимать информацию на слух, бессознательно, так же как слепые люди, проводя пальцем по символам азбуки Брайля, понимают их значение напрямую, без всякого сознательного вмешательства. Эта технология может изменить мир, потому что единственное другое решение проблемы глухоты — кохлеарный имплантат, для установки которого необходима инвазивная операция. А эта технология может быть в 40 раз дешевле кохлеарного имплантата, что делает её доступной для всего мира, даже для беднейших стран.

Мы были очень воодушевлены результатами по сенсорному замещению, но теперь мы всё больше думаем о сенсорном дополнении. Как можно использовать такие технологии, чтобы добавить новый вид чувств, чтобы расширить умвельт человека? Например, можно ли направить поток данных из Интернета непосредственно в мозг, и смогут ли люди научиться воспринимать этот поток напрямую?

Вот эксперимент, который мы проводим в лаборатории. Человек чувствует поток данных из Интернета в режиме реального времени в течение пяти секунд. Затем появляются две кнопки, и он должен сделать выбор. Он не знает, что происходит. Он делает выбор и получает отклик через секунду. Вот в чём дело: человек понятия не имеет, что означают сигналы, но мы увидим, станет ли он лучше определять, какую из кнопок нажать. Он не знает, что мы передаём реальные данные с фондовой биржи, он принимает решения о покупке и продаже. (Смех) А отклик говорит, правильно он выбрал или нет. В результате мы увидим, можно ли расширить умвельт человека, чтобы через несколько недель он получил прямое восприятие экономических изменений на планете. Потом мы расскажем вам, насколько удачно всё прошло. (Смех)

Вот ещё одно направление исследований: во время выступлений этим утром мы автоматически сканировали Твиттер по хэштегу TED2015 и проводили автоматический анализ тональности текста — выясняли, какие слова используются: позитивные, негативные или нейтральные. И всё это время я чувствовал это: я подключён к совокупным эмоциям тысяч людей в реальном времени. Это новый вид ощущений для человека, теперь я знаю, как у всех дела и как сильно вам всё это нравится. (Смех) (Аплодисменты) Это больше, чем обычно доступно людям.

Мы также расширяем умвельт пилотов. В данном случае жилет передаёт девять параметров с этого квадрокоптера: тангаж, рыскание, крен, положение и направление, и это улучшает способность пилота им управлять. По сути мы расширили его ощущения при помощи данных с летательного аппарата.

И это только начало. Мы хотим взять современную кабину, полную измерительных приборов, и сделать так, чтобы вместо считывания показаний, пилоты чувствовали их. Мы живём в мире информации, и есть разница между доступом ко множеству данных и их прямым восприятием.

Я думаю, что сейчас перед нами безграничные возможности по расширению возможностей человека. Только представьте космонавта, способного почувствовать общее состояние Международной космической станции, или, например, вас самих, чувствующих незримые показатели вашего здоровья: уровень сахара в крови, состояние микрофлоры. Или представьте 360-градусное зрение или возможность видеть в ИК и УФ диапазоне.

Суть вот в чём: чем дальше в будущее мы уходим, тем больше будет выбор периферийных устройств. Нам больше не нужно ждать сенсорных подарков от матери-природы, подарков в её темпе, вместо этого, как любой хороший родитель, она дала нам все инструменты, чтобы мы могли сами определить свой путь. Так что, вопрос теперь стоит так: как вы хотите ощущать вселенную?

Спасибо.

(Аплодисменты)

Крис Андерсон: Вы это чувствуете? ДИ: Да.

На самом деле это первый раз, когда я чувствую аплодисменты жилетом. Это приятно. Похоже на массаж.

КА: Твиттер с ума сходит. Просто с катушек слетел. А эксперимент с фондовой биржей, это может быть первый эксперимент, который сам обеспечит себе финансирование навсегда, если всё получится, верно?

ДИ: Да, мне больше не придётся писать заявки на гранты.

КА: Давайте на минуту побудем скептиками, всё это чудесно, но ведь большинство свидетельств подтверждают лишь возможность сенсорного замещения, но не сенсорного дополнения, так? То есть, возможно ли, что слепые люди могут видеть с помощью языка, потому что у них есть зрительная кора, готовая к обработке такой информации, и что это — необходимое условие?

ДИ: Это хороший вопрос. На самом деле мы не знаем даже теоретических пределов способностей мозга по обработке разных типов данных. Однако известно, что мозг — невероятно гибкая штука. Когда человек слепнет, то, что мы называли зрительной корой, захватывают другие процессы: осязание, слух, работа со словарным запасом. Это говорит нам, что кора головного мозга делает всего одну вещь, но очень хорошо. Она просто проводит некоторые виды вычислений. И если мы возьмём разные примеры, скажем, шрифт Брайля, люди получают информацию через подушечки пальцев. Я не думаю, что есть причина считать, что существует теоретический предел, который мы можем определить.

КА: Если всё это подтвердится, вас завалят предложениями. Существует невероятно много возможных применений. Вы готовы к этому? Чего вы больше всего ожидаете, развития в каком направлении? ДИ: Существует много приложений. Кроме сенсорного замещения, я уже упоминал о космонавтах на космической станции, они тратят много времени, наблюдая за вещами, которые они могли бы просто почувствовать. Этот способ отлично подходит для восприятия многомерных данных. Суть в том, что наша зрительная система хорошо различает пятна и края, но она очень плохо справляется с современным миром — с экранами с огромным множеством данных. Нам приходится медленно переносить своё внимание. А это способ просто почувствовать состояние чего-то, так же как вы чувствуете состояние вашего тела. Тяжёлая промышленность, безопасность, ощущение состояния завода, вашего оборудования, я думаю, тут сразу найдётся применение.

КА: Дэвид Иглмен, огромное спасибо за сногсшибательное выступление.

ДИ: Спасибо, Крис. (Аплодисменты)

[ArefievPV]

У новорожденных нашли примитивное осознание границ собственного тела
https://nplus1.ru/news/2021/03/09/infant-body-boundaries

Уже через пару дней после рождения мозг младенцев реагирует на совместную тактильную и слуховую стимуляцию точно так же, как мозг взрослого человека. Это выяснили итальянские ученые, которые измеряли амплитуду вызванных потенциалов на ЭЭГ в ответ на слабые удары током и короткий звуковой сигнал — вместе или отдельно — у новорожденных и взрослых. Кроме того, амплитуда вызванного потенциала мозга младенцев в ответ на удар током совместно со звуком, проигранным рядом, была выше, чем в случае, если звук проигрывали вдалеке: это говорит о том, что мультимодальная система понимания границ своего тела в пространстве доступна ребенку уже сразу после рождения, пишут ученые в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

За восприятие тела и его частей в пространстве и относительно друг друга отвечает отдельная сенсорная система — проприоцептивная. В эту систему входят, например, мышцы, информация о положении и состоянии которых по периферическим нейронам отправляется к центральной нервной системе, где и формируется целостная картина состояния и положения тела. Проприоцепцией восприятие тела в пространстве, однако, не ограничивается, и в разной степени в общую картинку вносят свой вклад осязание, зрение, слух и даже обоняние — поэтому такое восприятие в рамках сенсорных систем можно назвать мультимодальным.

Мультимодальность, с одной стороны, указывает на важность понимания границ собственного тела для жизни; с другой стороны, она также говорит и о ее сложности: во многом поэтому до сих пор непонятно, в какой момент эта система начинает формироваться. Чтобы изучить этот вопрос подробнее, ученые под руководством Франчески Гарбарини (Francesca Garbarini) из Туринского университета провели эксперимент с участием 25 взрослых людей и 25 новорожденных (возрастом от одного до пяти дней) младенцев.

В ходе эксперимента участникам (как взрослым, так и младенцам) на руку прикрепляли стимулирующий электрод, который ощутимо (но безболезненно) бил их током в определенный момент. В дополнение к этому участникам включали короткий звуковой сигнал — либо отдельно, либо одновременно со стимуляцией: звук проигрывался либо рядом с участником, либо на расстоянии 1,4 метра от него. Таким образом, участники эксперимента получали либо стимуляцию одной модальности (тактильную и слуховую), либо сразу двух (и тактильную, и слуховую вместе), связанные друг с другом во времени и пространстве.

Ученые предположили, что мультимодальную обработку сигналов можно оценить по величине вызванных потенциалов (электрических сигналов мозга в ответ на определенный стимул) на ЭЭГ: амплитуда потенциала при совместной обработке двух сенсорных стимулов должна быть выше, чем если их взять по отдельности и сложить. У взрослых позитивный вызванный потенциал в ответ обнаружили между 280 и 400 миллисекундами после стимуляции, и амплитуда потенциала в ответ на мультимодальную (а точнее — бимодальную, так как стимула было два) стимуляцию в действительности была выше, чем в ответ на суммарную тактильную и слуховую стимуляцию (p < 0,001).

У младенцев наблюдалась точно такая же картина (p < 0,001): амплитуда сигнала при бимодальной стимуляции была выше, чем при суммарной, и коррелировала с возрастом (амплитуда росла с возрастом младенца). Кроме того, и у взрослых, и у младенцев амплитуда сигнала была выше в том случае, если звук проигрывали рядом с ними, а не вдалеке.


Амплитуда вызванного потенциала в ответ на совместную и суммарную стимуляцию со звуком, проигранным рядом (слева) и вдалеке (справа) у взрослых (А) и младенцев (С).

Ученые, таким образом, продемонстрировали способность мозга новорожденных младенцев обрабатывать мультимодальную информацию — причем делает он это, судя по всему, точно так же, как и мозг взрослого человека. В свою очередь, то, что младенцы, как и взрослые, сильнее реагировали на тактильную стимуляцию в сочетании со звуком, проигранным рядом, а не вдалеке, указывает на то, что осознание собственного тела (пусть и довольно примитивное) доступно человеку сразу после рождения.

Примерно в том же возрасте нескольких дней дети также могут распознавать лица и сцены — и эта обработка также очень похожа на взрослую. Подробнее об этом можно прочитать в нашей заметке.

P.S. Ссылка на информацию, о которой упоминается в заметке:

В мозге новорожденных нашли взрослые способности к распознаванию лиц и сцен
https://nplus1.ru/news/2020/03/03/innate-recognition

[ArefievPV]

Новая теория памяти – прорыв или утопия?
http://neuronovosti.ru/new_theory_of_memory/

В конце февраля в журнале Frountiers in Molecular Biology вышла статья Бенжамина Гульта (Benjamin Goult), в которой он предложил свою теорию формирования памяти. Эта теория смогла объяснить, в какой форме находятся воспоминания в мозге, почему порой они исчезают, почему мы способны вспоминать за считанные секунды, где физически находится память. Об этой статье сразу же написали в целом ряде новостных изданий, назвав теорию Гульта революционной. Но действительно ли это так?



Бенжамин Гульт – профессор университета Кента в Великобритании. С 2006 года он занимался исследованиями белка талина у животных. Свою теорию он основывает на функционировании именно этого элемента, называя его “белком памяти”.

Прежде чем погрузиться в механистическую теорию памяти, попробуем в общих чертах вспомнить некоторые сведения из цитологии – науке, изучающей клетки.

Цитология

Наше тело и органы состоят из разного рода тканей, например, мышечной, нервной. Каждая ткань – это стабильная совокупность множества клеток, тех самых, которые мы активно изучали на уроках биологии в школе.

Клетки – основные «кирпичики» живого организма. Они состоят из ядра и целого ряда других органелл. У каждой клетки есть клеточный скелет – цитоскелет. Он необходим для того, чтобы поддерживать форму клетки, способствовать клеточной миграции, а также осуществлять транспортировку химических веществ внутри самой клетки. Один из основных компонентов цитоскелета – актин, формирующий в клеточной мембране множество нитей, играющих роль каркаса клетки.

Клетки, объединяясь в ткани, удерживаются вместе за счет связей, которые они образуют как друг с другом, так и со специальной структурой, в которой они “плавают” — внеклеточным матриксом.

Таким образом, внеклеточный матрикс – это своеобразный фундамент ткани, состоящий из ряда белковых молекул – гликопротеинов (например, коллагена) и протеогликанов,– за который цепляются клетки. Чтобы зацепиться за внеклеточный матрикс, клетка образует целый белковый комплекс, который можно сравнить с якорем.

Упрощенно представим себе, что наш якорь состоит из 3 белков. Один из белков – это интегрин. Он находится в клеточной мембране и соединяется с внеклеточным матриксом. Второй элемент – это актин, сам цитоскелет клетки. Соединительный элемент между ними – талин. Он упрочняет сцепление между актиновыми нитями и интегрином, который присоединяется к внеклеточному матриксу.



Белок памяти

Талин – белок-связка, который состоит из 13 спиральных белковых пучков. Каждый такой пучок может существовать в двух возможных видах: свернутом или развернутом. Если назвать свернутое состояние пучка – 0, а развернутое – 1, то получается, что один белок талина будет записывать некую информацию в виде двоичной последовательности, например: 0110 1111 0000 1.



Такая последовательность с помощью белка винкулина закрепляется и сохраняется на длительное время. Определенная последовательность спиральных пучков позволяет клетке сохранять гомеостаз в изменяющейся внешней среде. Стоит среде измениться, возникает механическое напряжение, которое талин улавливает, на которое он реагирует.

В результате он словно вычисляет новую формулу стабильности, преобразуя последовательность спиральных пучков. Эта новая последовательность вернет клетку в стабильное состояние. Таким образом, в талине происходит обработка информации из внешней среды, итогом которой становится новая двоичная последовательность.

На уровне нейронов

Каждый нейрон – это клетка. Поэтому все то, что было описано выше, применимо и к мозгу. Каждый синапс имеет привязку к внеклеточному матриксу, осуществляемую с помощью интегрина и талина. Если синапс активирован, пресинаптический нейрон осуществляет транспортировку нейромедиаторов в постсинаптический клетку. Этот процесс изменяет окружающую среду клетки, вызывая механические колебания, улавливаемые талином (ведь выброс нейромедиатора требует определенной механической силы). Белок “вычисляет” новую двоичную последовательность, которая возвращает его в стабильное состояние.

Полученные двоичные последовательности далее считываются лигандами (молекулами-«соединителями») в нейроне. В зависимости от того, свернуты ли пучки талина или развернуты, в процессе считывания участвуют разные лиганды.



По итогу считывания каждый синапс имеет свой набор лиганд, своеобразную лигандную маркировку. В зависимости от этой маркировки в нейроне начинают осуществляться глобальные структурные изменения: изменяется количество протеинов в синаптических окончаниях, синапс видоизменяется, увеличиваясь или уменьшаясь. Часть протеинов приходит в активный синапс из других пассивных нейронных терминалей.

Число используемых протеинов в клетке постоянное, оно регулируется на генетическом уровне, поэтому чтобы доставить дополнительный протеин в активный синапс, необходим его отток из других. Клетка организуется таким образом, чтобы более важный, активный синапс был в состоянии боеготовности и мог при необходимости передать сигнал другой клетке.

Таким образом, новая структура (конформация) талина изменяет сам нейрон, а также вероятность возникновения потенциала действия (путем регулирования порогового значения нейрона).

На уровне организма

По периметру синапса для каждого нейрона содержится несколько “якорей”, в каждом из которых есть своя последовательность из «нулей и единиц». Эту последовательность можно объединить в одну более длинную, которая будет кодировать текущее состояние конкретного синапса.



А так как синапсов в мозге около 100 триллионов, то получается, что все двоичные последовательности вместе взятые кодируют в мозге текущее состояние организма, которое зависит от внешней среды.

Гульт предполагает, что именно такая двоичная последовательность пучков в белке талине представляет собой основу сохранения информации в мозге. Такую последовательность он называет MeshCode.

По гипотезе ученого, нейронная сигнализация изменяет этот самый код, из-за чего происходит биологическое вычисление – поиск стабильного состояния белка. Конформация белка, в свою очередь, влияет на нейрон. И так далее.



Организация памяти

Но что же дальше? Если каждое наше воспоминание – это запись мгновенного состояния организма, то как в таком количестве информации мозг ориентируется? Почему мы вспоминаем порой за долю секунды, не теряя времени на поиск информации? Создается впечатление, что каждое воспоминание находится на своем четко определенном месте, и чтобы что-то вспомнить, мозг просто направляет энергию в нужные нейроны.

Гульт предполагает, что подобная клеточная организация памяти похожа на ячейки в жестком диске компьютера. Роль самого жесткого диска играют нейронные колонки коры головного мозга. Кортикальный модуль (или жесткий диск, если хотите), состоит из шести слоев нейронов, направленных перпендикулярно поверхности коры.



Каждая колонка содержит свою структуру и имеет более 10 000 синапсов, в которых есть несколько десятков или сотен белковых комплексов с талином. Такие колонки могут играть роль модулей памяти, позволяющих четко организовывать наши воспоминания, категоризировать их и хранить в определенном месте в зависимости от типа.



Гульт предполагает, что мозг имеет своеобразную карту воспоминаний, которая и позволяет ему быстро ориентироваться во всей информации. Ученый считает, что такая карта создается благодаря деятельности гиппокампа. Эта структура мозга принимает новую информацию, распределяет ее в свободные модули памяти и индексирует таким образом, чтобы в нужный момент эту информацию можно было легко обнаружить.

Как гиппокамп организует нашу память

Гиппокамп не сохраняет информацию, вместо этого он осуществляет ее первичную обработку и затем распределяет по модулям памяти. То есть он играет роль дирижера запоминания.

Основная работа гиппокампа, по мнению Гульта, происходит ночью, когда мы спим. В фазе медленного сна организм осуществляет обработку всей информации за день: через изменение белка талина, лигандного считывания, а также через изменения структуры нейронов.

Затем, в фазе быстрого сна, гиппокамп передает (электрохимически) получившийся код в свободные модули памяти в коре мозга. Именно поэтому в фазе быстрого сна наблюдается высокая активность мозга.

Такой цикл повторяется несколько раз за ночь, что позволяет записать всю информацию в коре и индексировать ее наиболее эффективным образом.

Ряд современных исследований также показал, что во сне мозг убирает ненужные воспоминания из гиппокампа, очищает его и подготавливает для приема новой информации в течение следующего дня.

Проблемы памяти

Почему порой человек не может вспомнить какое-либо событие? Это происходит из-за того, что нарушается координация механизма двоичного кодирования в талине. Например, из-за гипоксии или во время болезни Альцгеймера (вследствие негативного влияния тау-белка и бета-амилоидов).

Возрастные проблемы памяти также могут быть вызваны неполадками двоичного кодирования. Из-за того, что с возрастом теряется целостность нейронных связей, талин хуже реагирует на изменения окружающей межклеточной среды.

Критика

Революционная теория на самом деле продолжает множество работ в области молекулярной биологии памяти. Вклад в эту область внесли и Эрик Кандель, и Константин Анохин, и Лари Сквайр и многие другие. Благодаря вкладу этих ученых стало ясно, что память – это изменения в  синапсе, клетке и даже в экспрессии генов.

На текущий момент эта теория стремится описать множество процессов в мозге, тем самым представляя собой своеобразную “теорию всего”. Однако, зачастую, именно это не позволяет ученым увидеть полную картину реальности, так как с помощью одной теории или одного явления описывается абсолютно все (от памяти до сна).

Теория Гульта не объясняет, почему же в момент воспоминания большая активность наблюдается в префронтальной коре мозга, также не отвечает на вопрос, как без гиппокампа может формироваться несознательная моторная память (как в случае с Генри Молисоном). Помимо этого, она базируется лишь на одном механочувствительном белке – талине, в то время как их несколько, и каждый может подобным образом участвовать в формировании памяти.

Однако, данная теория – интересная попытка дать ответ на вопрос “что же такое воспоминание с точки зрения мозга”. И если мозг действительно запоминает бинарными комбинациями множества спиральных пучков белка талина, то в будущем этот подход позволит не только лечить проблемы памяти, но и сохранять память личности вне самого человека, на внешних информационных носителях.

[ArefievPV]

«Центр страха» переключает мозг в социальный режим
https://www.nkj.ru/news/40963/

В миндалевидном теле мозга есть разные группы нейронов – для работы в одиночку и для работы с оглядкой на других.

Центром страха традиционно называют миндалевидное тело, или амигдалу. Долгое время считалось, что главная функция амигдалы – помогать нам бояться; действительно, индивидуумы с неработающей амигдалой утрачивают чувство страха. Однако со временем стало понятно, что амигдала управляет не только страхом, но и другими эмоциями, и более корректно называть её не центром страха, а эмоциональным центром. Но и эмоции – это ещё не всё: амигдала участвует в самых разных функциональных процессах мозга. Известно, что в ней есть группы нейронов, необходимые для обучения и памяти; известно, что она помогает испытывать удовольствие; известно, что амигдала помогает хищникам охотиться.

Более того, эксперименты на обезьянах показали, что миндалевидное тело необходимо для социальных функций мозга. Аномалии в амигдале связывают с изменениями в социальном поведении, характерными для шизофрении и аутистических расстройств. Но что именно делает амигдала в социальном смысле? Сотрудники Центра биомедицинских исследований Фридриха Мишера пишут в Nature, что амигдала переводит мозг в социальный режим. Это не означает, что индивидуум обязательно общается, обнюхивается, ссорится или вообще как-то непосредственно взаимодействует – в социальном режиме мозг может заниматься индивидуальными делами, но только с оглядкой на присутствие рядом кого-то другого.

Опыты ставили с мышами, которых сажали в прозрачную клетку одних или в компании с другой мышью, и тщательно наблюдали за их поведением. Мышам на голову устанавливали портативное устройство, которое позволяло наблюдать вживую за нейронами миндалевидного тела. Мышь могла или обследовать клетку, или начать чистить шерсть, или пойти познакомиться с другой мышью, если обнаруживала у себя соседа. Агрессивное поведение животные демонстрировали редко, они или с интересом общались, или избегали друг друга.

Как и ожидалось, в амигдале обнаружилась одна группа нейронов, которые активировались при социальных взаимодействиях, и другая группа нейронов, которая активировалась, когда мышь делала что-то сама по себе. То есть при знакомстве с другой мышью или при активном избегании соседа работали одни нейроны амигдалы, а при прогулках и чистке собственной шерсти – другие.

В тоже время в амигдале были ещё две группы нейронов: если мышь обследовала клетку или чистилась в одиночку, работала одна группа клеток, если же она делала то же самое в присутствии соседа, то работала другая группа клеток. Разница была видна и в поведении: когда мыши сидели в клетке попарно, то своё помещение они осматривали не так подробно, чем когда они сидели в клетке одни. То есть даже если мышь занималась чем-то сама по себе, ей всё равно приходилось иметь в виду, что тут есть кто-то ещё. Даже не взаимодействуя с соседом, мозг всё равно работал в социальном режиме.

Иными словами, роль миндалевидного тела – в прошлом «центра страха» – заключается в том, чтобы, во-первых, различать явные социальные действия от несоциальных (например, чтобы отличать ритуал знакомства от чистки шерсти), и, во-вторых, чтобы учитывать социальное окружение даже в том случае, когда ты с этим окружением никак не взаимодействуешь. Когда в поле зрения есть какие-то соседи, с ними так или иначе приходится считаться, пусть ты с ними и не общаешься.

Конечно, было бы интересно узнать, как работает социальная функция амигдалы у человека – наверняка там есть какие-то особенности. Узнать это было бы тем полезнее, если учесть, что при некоторых психоневрологических расстройствах человек начинает вести себя в присутствии других именно так, как если бы никаких других вообще не было.

P.S. Ссылки на информацию, о которой упоминается в заметке:

Как мозг охотится
https://www.nkj.ru/news/30514/
Нейронный центр охотничьего поведения находится в той части мозга, которую мы привыкли считать «центром страха».

В «центре страха» нашли «центр удовольствия»
https://www.nkj.ru/news/30945/
Нейроны миндалевидного тела побуждают искать приятные ощущения.