Рубрика «нейроны» - 4

Нейропластичность: перестраиваем мозг - 1

Наш мозг необычайно пластичен. Не как пластиковая посуда или кукла Барби – в неврологии пластичность означает удивительную способность мозга меняться и адаптироваться практически ко всему, что с нами происходит. В былые времена учёные считали, что когда человек переставал быть ребёнком, его мозг застывал, как глиняный горшок, и оставался в одной форме. Но кипы исследований опровергли их мнение – мозг больше напоминает пластилин [play-doh]. Эти изменения могут происходить на разных масштабах: от отдельного нейрона, меняющего связи, до целой корковой области, уменьшающейся или разбухающей. Структуру мозга могут менять множество факторов, от травм и инсультов, до медитации, упражнений или ежедневных занятий на пианино. И как всё в жизни, пластичность – это палка о двух концах. Плюс в том, что мозг может перестроить себя во время реабилитации после инсульта. Минус – фантомные боли после потери конечности. Давайте посмотрим, как, что и почему происходит.

Начнём с небольших масштабов и синаптической пластичности (если вы не в курсе, что есть синапс, прочтите сначала вводную статью про мозг). Эта разновидность пластичности, которую часто называют длительной потенциацией (ДПЦ) и длительным подавлением (ДПД), критична для нашего понимания процессов запоминания и обучения. Очень упрощённо она работает так: связи между нейронами усиливаются или ослабляются (происходит потенциация или депрессия) в зависимости от их действий. Когда нейрон А постоянно возбуждает нейрон Б, связь между ними усиливается.
Читать полностью »

image
Схема стохастического нейрона с фазовым переходом, IBM

Разработчики из компании IBM создали первые в мире стохастические нейроны с фазовым переходом, что сулит нам создание нейроморфического чипа, что позволит значительно ускорить вычисления и обработку информации. О попытках создать подобную технологию сообщалось еще в 2012 году, но тогда этим вопросом занималась корпорация Intel. Спустя четыре года уже разработчики из IBM смогли добиться результатов в данной области.

Чем же принципиально отличается чип из стохастических нейронов с фазовым переходом от классического кремниевого?

Фазовый переход в термодинамике — переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. Фактически, создание стохастического нейрона с фазовым переходом позволит создать искусственную модель такой биологической системы, как мозг.
Читать полностью »

Мозг. Вводный курс: познакомьтесь с вашим хозяином и повелителем - 1

Рискну начать со смелого заявления и сказать, что вы – это ваш мозг. Всё, что вы думаете, чувствуете и переживаете, случается в мозге, и, возможно, исключительно из-за мозга. Ваше сознание возникает в нём, ваша любовь живёт там, ваше раздражение лающей по ночам соседской собакой также расположено там (хотя многие философы, изучающие сознание, поспорили бы с таким редукционизмом). Поэтому мне не кажется очень плохой идея изучить основные работы нашего Лорда-командующего Мозгового Дозора (извините).

1. Нейроны и как они беседуют друг с другом.

Во-первых, мозг – это не каша из одинаковых клеток, загадочным образом содержащих ваше сознание (хотя, нельзя отрицать некую загадочность сознания). Это смесь тысяч нервных клеток различных типов, работающих над конкретными функциями. Некоторые передают ощущения из глаз, ушей, пальцев, жабр, крыльев, или чего там ещё, в мозг и потому зовутся рецепторными нейронами. Некоторые передают ваше намерение двинуть мускулом и называются двигательными нейронами. Некоторые работают со всем остальным и называются промежуточными нейронами.

image
Небольшой набор того, что на самом деле есть у вас в голове
Читать полностью »

Если до трёх лет вы говорили на китайском, а затем переехали во Францию и начали общаться исключительно на французском, то вы могли бы забыть первый язык. Но не ваш мозг. Исследователи из Монреальского неврологического института при университете МакГилла выяснили, что работа нейронов в мозгу, задействованных при обработке речи, зависит от самого первого языка, который узнал ребёнок. О влиянии русского и других языков визуальной информации пока нет.

На этом изображении зелёным цветом показана область, которую используют франкоговорящие при обработке речи. Дети, которые общаются на китайском и французском, задействуют области, подсвеченные красным. Активность детей, которые уехали из Китая до трёх лет и с тех пор не использовали родной язык, отмечена синим.

image
Читать полностью »

image

Нейробиологи из Гарвардского института стволовых клеток в своей новой работе показали, что сети связей между нейронами в мозгу могут перестраиваться в результате изменения ролей отдельных нейронов. Эти же учёные ранее доказали, что нейроны способны «перепрограммироваться» и менять свою роль – это открытие изменило представление науки о работе клеток мозга.

«В нашей работе мы показали, что во-первых, нейроны в мозгу могут радикально менять свой тип с одного на другой,- говорит Паола Арлотта [Paola Arlotta], профессор в области стволовых клеток и регенеративной биологии. – А во-вторых, соседние нейроны способны воспринимать изменение роли клеток и адаптировать свои коммуникации к их новой роли».

Вообще, «перепрограммирование» клеток организма было продемонстрировано ещё в 2008 году – тогда гарвардские биологи смогли заставить экзокринные клетки поджелудочной железы превратиться в бета-клетки, производящие гормон инсулин.
Читать полностью »

image

Нейробиологи из Института биологических исследований им.Салка (Калифорния, США) представили новую технику выборочной стимуляции нейронов под названием соногенетика. В своей работе они утверждают, что получили возможность неинвазивно активировать нейроны при помощи ультразвука.

Для изучения работы мозга биологи уже несколько лет назад разработали схему включения нужных нейронов при помощи света. В клетку придумали вводить ген натриевого канала, реагирующий на фотоны. Если посветить на клетку, в неё начинают поступать ионы натрия, что и возбуждает нейрон. Правда, с успокоением нейронов справляться пока не научились – для успокоения клетки выпускают наружу ионы калия, но таких управляемых светом каналов в природе ещё не обнаружено.

Это изобретение сразу же продвинуло вперёд нейробиологию. Учёные бросились к мышам и спешно стали ставить один эксперимент за другим, познавая устройство мозга. Им удалось отследить процесс формирования памяти, включать и выключать болевые рецепторы, симулировать эффекты воздействия наркотиков и даже включать и выключать эрекцию. Правда, все эти исследования проводились пока только на мышах. Ведь самая главная проблема этого метода – необходимость проделывать канал в черепе и мозгу для подвода оптики.
Читать полностью »

image

Шведские учёные из Каролинского института сумели создать полностью рабочий искусственный нейрон на основе органической биоэлектроники. В нём нет «живых» частей, но он способен имитировать работу нервных клеток мозга и общаться с другими нейронами.

Нейрон — специализированная клетка центральной нервной системы. Они образуют нейронные сети, в которых клетки общаются друг с другом посредством сигналов. Сигналы испускаются и распространяются клетками с помощью ионов, генерирующих электрический заряд, который движется по телу нейрона. Заряд идёт по аксону (длинному отростку), доходит до окончания, где в синапсе преобразовывается в химические передатчики сигналов — нейромедиаторы (или нейротрансмиттеры).

Нейромедиаторы — это биологически активные химические вещества, которые передают импульсы от нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами, а также, например, от нейронов к мышечной ткани.
Читать полностью »

Вороны делают разумные вещи — используют инструменты, решают головоломки и узнают человека по лицу. Общие предки человека и птиц пошли по разному эволюционному пути. Мозг человека и других приматов отличается от мозга птиц, но вороны, тем не менее, способны считать. Как они это делают?

Исследователи Тюбингенского университета имплантировали воронам нейросенсоры и научили играть в игру, связанную со счётом. Птицы в трёх случаях из четырёх правильно сопоставляли количество черных точек на экране.

image
Ворона считает
Читать полностью »

Итальянские ученые опубликовали самые подробные фотографии нервных окончаний - 1

То, что вы видите на анонсной фотографии — вовсе не творение очередного художника-асбтракциониста, который отобразил собственные ассоциативные фантазии на холсте. Это — фотография нервных окончаний обычных мышей, полученные путем использования специальной техологии.

На снимке можно рассмотреть волосяные фолликулы, рецепторы, отдельные нервные окончания. При получении снимков использовалась технология SNAP-тегирования. Этой технологии более десяти лет, но итальянские ученые использовали ее вместе с новым белком, производные которого проходят через ткани, и могут быть сфотографированы.

Читать полностью »

This is Science: Что внутри нейроморфного чипа?

После недавнего анонса нейроморфного чипа от IBM на Хабре, настало время познакомиться с тем, как работа реальных нейронов переносится в железо нейроморфных чипов. А поможет нам в этом статья, опубликованная в ACSNano, о трёхмерном электронном синапсе.
Читать полностью »


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js