Рубрика «нейроны»

Бегущий в лабиринте: анализ нейронной активности мозга крысы в реальном времени - 1

Какую суперсилу вы бы выбрали: полет, невидимость или телепатию? Живым, в каком-то смысле, воплощением последнего всегда был персонаж комиксов Люди-Икс профессор Чарльз Ксавье, появившийся еще в далеком 1963 году из-под пера Стэна Ли. Но в комиксах и не такие суперсилы можно встретить. А что насчет реальности? Можно ли читать мысли другого существа? Как оказывается, теперь можно, но не так как вы себе представляете. Сегодня мы с вами будем знакомиться с исследованием, главным достижением которого является считывание электронной активности нейронов мозга подопытной крысы, бегущей по лабиринту, в реальном времени. Как ученым удалось забраться в голову крысы, что им удалось этим добиться и какие перспективы их технологии? Доклад исследователей даст нам ответы на эти и другие вопросы. Поехали.Читать полностью »

Фотонная искусственная нейронная сеть - 1

В одной из предыдущих статей мы уже знакомились с одним из исследований в области нейроморфных систем. Сегодня мы снова затронем эту тему, но речь пойдет не о создании искусственной нервной клетки, а о том как эти клетки объединить в одну рабочую сеть. Ведь мозг человека это как самая сложная паутина в мире, состоящая из миллиардов пересечений и соединений нейронов. Исследователи предположили, что использование света вместо электричества сильно упростит процесс создания искусственной нейронной сети, сопоставимой по сложности с мозгом человека. Помимо громких слов, сложных расчетов и далеко не одного опыта, ученые предоставили рабочую демо-версию своего устройства. Как оно работает, в чем его особенности и что оно несет для будущего нейроморфных технологий? Ответы на все вопросы сокрыты в отчете исследователей. Осталось их найти. Поехали.
Читать полностью »

Как массивное распараллеливание возвышает эффективность мозга над возможностями ИИ

Почему человеческий мозг так эффективен? - 1

Мозг – устройство сложное; у людей он содержит порядка 100 млрд нейронов и около 100 триллионов соединений между ними. Его часто сравнивают с другой сложной системой с огромными возможностями решения задач: цифровым компьютером. В мозге и компьютере содержится большое количество элементарных единиц – нейронов или транзисторов, соответственно – подключенных к сложным схемам, обрабатывающим информацию, передаваемую электрическими сигналами. На глобальном уровне архитектуры мозга и компьютера немного похожи, поскольку состоят из практически отдельных контуров для ввода, вывода, центральной обработки, и памяти.

Кто лучше справляется с решением проблем – мозг или компьютер? Учитывая быстрое развитие компьютерных технологий в последние десятилетия, можно решить, что побеждает компьютер. И действительно, компьютеры разрабатывают и программируют с целью победы над человеческими мастерами в сложных играх, таких, как шахматы в 1990-х, и го, совсем недавно – а также в конкурсах на энциклопедические знания, таких, как телевикторина "Jeopardy!" Но пока что люди побеждают компьютеры во множестве задач, связанных с реальным миром – от способности различить на дороге велосипедиста или пешехода до поднятия со стола чашки с чаем и аккуратного перемещения её ко рту – не говоря уже о концептуализации и творчестве.
Читать полностью »

Адаптивность мозга иногда кажется бесконечной. Но наблюдения за мозгом в процессе обучения говорят о том, что его нейронные сети могут быть удивительно негибкими и неэффективными

Мозг цепляется за старые привычки при изучении новых трюков - 1

Главный признак интеллекта – способность к обучению. Как показали десятилетия исследований, наш мозг выказывает довольно большую «пластичность», то есть, способность нейронов менять связи в ответ на внешние стимулы. Но исследователи из Университета Карнеги-Мелон и Питтсбургского университета недавно обнаружили неожиданные ограничения наших способностей к обучению. Мозг и в самом деле может быть гибким и адаптивным, но, по крайней мере, на коротких периодах времени, он обучается через неэффективное повторение трюков, имеющихся в его нервном репертуаре, вместо того, чтобы создавать сеть связей с нуля.
Читать полностью »

Технология на основе ДНК-штрихкодирования способна легко разметить беспрецедентное количество связей между отдельными клетками мозга. Неожиданная сложность зрительной системы – только первый из обнаруженных ею секретов.

Новая технология построения изображений мозга с невиданной детализацией может изменить нейробиологию - 1

Сидя за столом в своём кабинете на кампусе Лаборатории Колд-Спринг-Харбор, нейробиолог Тони Задор повернул монитор своего компьютера ко мне, чтобы показать сложный график в виде матрицы. Представьте себе электронную таблицу, которая вместо чисел заполнена цветами различных оттенков и градаций. Мимоходом он сказал: «Когда я говорю людям, что разобрался в связях десятков тысяч нейронов и показываю им это, в ответ они просто произносят „А?“ Но когда я показываю людям вот это…» Он нажал на кнопку, и на экране появилась прозрачная трёхмерная модель мозга, вращающаяся вокруг одной из осей, заполненная узлами и линиями, в количестве слишком большом, чтобы их можно было подсчитать. «Они говорят: „Какого … !“
Читать полностью »

Нейрогенез у взрослых людей все же есть - 1

Всем нам известно выражение, что нервные клетки не восстанавливаются. Так считали еще несколько десятков лет назад, но оказалось, что это не совсем верное утверждение. Нервные клетки восстанавливаются, а новые нейроны появляются в мозге у взрослых людей. И у птиц, и у млекопитающих нейрогенез был подтвержден, причем неоднократно.

В марте на Geektimes публиковалась статья, где говорилось о том, что нейрогенез у взрослого человека сомнителен. Его либо вообще нет, либо скорость появления нервных клеток слишком мала, чтобы считать процесс важным и существенным. Незначительное количество новых нейронов авторы исследования обнаружили лишь в мозге 13-летнего подростка. Сейчас опубликованы результаты нового исследования, все же подтверждающего нейрогенез у взрослых людей.
Читать полностью »

Исследователи из Лундского университета в Швеции разработали и протестировали новое решение для обработки и хранения больших объёмов данных, которые ожидаются от будущих имплантируемых нейрокомпьютерных интерфейсов. Система будет одновременно получать данные от более чем 1 млн нейронов в реальном времени. После конвертации данных они отправятся для обработки и хранения на обычных компьютерах. Система обеспечит обратную связь со скоростью до 25 миллисекунд, стимулируя до 100 тысяч нейронов.

Новую технологию можно применить для мониторинга мозга парализованных пациентов, в том числе для отслеживания признаков эпилепсии, и для обратной связи в реальном времени для контроля роботизированных рук парализованными пациентами.

Учёные запишут данные с 1 миллиона нейронов в реальном времени - 1
Читать полностью »

image

Искусство и наука редко пересекаются. Когда это происходит и прикладное исследование, понятное лишь специалистам, обогащается визуальными образами, наука получает больше внимания обывателей. Сравните сами: исследования мозга по всему миру ведутся каждый день, но графики, диаграммы и рентгеновские снимки не вызывают у нас сильные эмоции. Однако, как только появляются красочные рисунки, иллюстрирующие воздействие на мозг, новость получает большой отклик. Вне контекста научных открытий нам просто нравится смотреть на работу внутренних органов, особенно интересно следить за функционированием полушарий, отвечающих за мышление.

Читать полностью »

image

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) объявило о сотрудничестве с семью университетами США, подразделениями ВВС и армии в исследованиях, направленных на стимулирование мозга неинвазивным способом для ускорения обучения. Управление анонсировало программу Target Neuroplasticity Training (TNT) в марте 2016 года и сейчас начало работу по поиску наиболее безопасных и эффективных способов активации естественного процесса, называемого синаптической пластичностью.

Пластичность — способность мозга укреплять или ослаблять нейронные связи, чтобы приспособиться к изменениям в окружающей среде. Руководитель программы TNT доктор Дуг Вербер связывает синаптическую пластичность с обучением.

Исследование TNT фокусируется на конкретном виде обучения — когнитивных навыках. Люди используют когнитивные навыки, чтобы фокусировать внимание, обрабатывать информацию, разделять внимание на несколько задач одновременно, определять и понимать шаблоны, запоминать инструкции, организовывать информацию и многое другое. Министерство обороны США ожидает, что TNT позволит снизить стоимость и сократить продолжительность обучения специалистов по иностранному языку, аналитиков разведки, криптографов и других.Читать полностью »

Начнём с новостей из всеми любимой области психоделических исследований. Учёные считают, что смогли расшифровать секрет могущества ЛСД. Это вещество может изменить ваше сознание на период до 18 часов, в отличие, к примеру, от DMT (диметилтриптамина), ещё одной достаточно мощной психоделической субстанции, способной отключить мозг всего на 15 минут. Чтобы разобраться в подоплёке, исследователи решили разобрать поведение ЛСД на молекулярном уровне. Сначала они подождали, пока молекула ЛСД соединится с серотониновым рецептором мозга, а затем они заморозили её в виде кристалла. После этого они построили трёхмерное изображение структуры при помощи рентгеновских лучей. Именно там они увидели нечто необычное: типичные наркотики (и другие молекулы) поступают и уходят из рецепторов примерно так же, как автомобили заезжают и уезжают из гаража. Однако когда ЛСД соединилась с рецептором, она накрылась одной его частью будто крышкой. Эта крышка задержала молекулу внутри рецептора, благодаря чему она смогла работать над психоделическими ощущениями без перерыва. Белки рецепторов постоянно ёрзают вокруг неё, поэтому, в конце концов, эта крышка открывается и освобождает молекулу. Когда учёные создали мутировавший рецептор с крышкой, открывавшейся гораздо легче, они видели, как ЛСД соединялся и отсоединялся гораздо быстрее, и такое кратковременное соединение вызывало иные изменения сигналов в нейроне. У психоделиков есть многообещающий потенциал для лечения беспокойств, депрессии и зависимостей, поэтому разгадка метода действия ЛСД может помочь нам подправить их так, чтобы получить все положительные эффекты, и не отправлять людей в небо с алмазами, а также разработать улучшенные лекарства и подправить существующие.

image
Молекула ЛСД соединилась с рецептором. Оранжевая палочка в центре – удерживающая её «крышка»
Читать полностью »