Мозговой штурм

Человеческий мозг по своей организации скорее похож на чрезвычайно разветвленную сеть типа Интернета, нежели на вертикально организованную систему. Это противоречит классическим представлениям об иерархическом строении мозга. Новые методы регистрации сигналов, которыми обмениваются разные отделы мозга, выявили связи между участками, ответственными за стресс, депрессию и аппетит.

Петля за петлей

Результаты интересного исследования, опубликованные в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, могут привести к разработке полномасштабной схемы нервной системы человека. Ларри Свансон и Ричард Томпсон из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе сумели изолировать небольшой участок в разделе центра удовольствий (nucleus accumbens) мозга крысы.

Их метод основан на введении «трейсеров» в определенные точки мозговой ткани. Это молекулы, которые не препятствуют прохождению сигналов по ткани, но могут быть обнаружены при освещении их видимым светом. С помощью этого метода исследователям удалось установить, что между разделами мозга существуют связи четырех типов.

Если бы мозг имел иерархическую структуру наподобие схемы организации крупной компании, как это до сих пор утверждает наука неврология, то сигналы шли бы в одном направлении, а именно к центральному узлу обработки данных.

Однако на самом деле исследователи обнаружили сложные пространственные связи в виде петель между различными участками мозга. Это куда больше соответствует схемам организации распределенных сетей типа Интернета.

Участок мозга, который изучали исследователи, как оказалось, имеет систему связи, соединяющие центры, ответственные за стресс, аппетит и депрессию. О такой высокоорганизованной структуре догадывались уже давно, однако до сих пор отсутствовали экспериментальные доказательства ее существования. Новые данные могут дать мощный инструмент в моделировании процессов обработки мозгом информации.

Чужие сны

На протяжении веков люди интересовались снами и пытались толковать сновидения. В Древнем Египте считалось, что сон – это божественное послание. Позже трактование снов стало применяться в психологии для понимания подсознательных процессов. И тем не менее никто точно не знает, почему люди видят сны. И один из главных вопросов: когда, собственно, возникает сновидение. В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые уверяют, что их целью является не подсматривание за чужими снами, а понимание процесса сновидений. «Конечно, мы бы очень хотели научиться видеть чужие сны», – признается при этом руководитель проекта доктор Моран Серф. Однако до сих пор единственным способом заглянуть в чужой сон был рассказ самого «очевидца» после пробуждения.

Целью проекта доктора Серфа является создание прибора, который позволил бы психологам запечатлеть сновидение с помощью электронной картинки мозговой деятельности. Свои выводы доктор Серф основывает на первоначальном исследовании, которое свидетельствует о том, что активность нейронов ассоциируется с определенными предметами или образами.

В ходе экспериментов выяснилось, что когда доброволец, к примеру, думал о Мэрилин Монро, в его мозгу активизировался конкретный нейрон. Показывая участникам эксперимента набор различных картинок, доктор Серф и его коллеги смогли вычленить нейроны, отвечающие за определенные образы и понятия, которые в каждом конкретном случае обобщались в индивидуальную базу данных.

В результате, наблюдая за тем, как и в какой последовательности активируются конкретные нейроны, ученые получили возможность «читать мысли» добровольцев. Доктор Серф охотно признает, что до создания машины для записи снов еще очень далеко, однако для существования такого прибора есть все теоретические возможности.

Следующим шагом, по словам ученого, стал бы просмотр снов со стороны: так сказать, наблюдение за снами в реальном времени, вместе со спящим человеком. На начальном этапе исследователи могли выделять образы и понятия, уже внесенные в базу данных, но теоретически эта база может расширяться бесконечно.

Впрочем, клинический психолог и специалист по сновидениям доктор Родрик Онер не верит, что новая технология будет полезна в терапевтических целях, хотя и признает определенный академический интерес в этой затее. «Для глубокого понимания сна необходим весь его сложный контекст», – считает доктор Онер.

Другая проблема метода заключается в том, что для наблюдения за активностью нейронов необходимо хирургически вживлять людям в мозг специальные электроды. Исследование, описанное в журнале Nature, строилось на работе с лицами, которым электроды были имплантированы для контроля и лечения эпилепсии.

Охотники за прибылью

В разгадке тайн мозга не менее науки заинтересована коммерция. Коммерческие компании стремятся проникнуть в мозг потенциальных клиентов, чтобы понять, какой маркетинг наиболее эффективен. С помощью нейросканирования специалисты определяют типы визуальной информации, производящей наибольшее воздействие на испытуемых, а также анализируют различные параметры их реакции.

Оказывается, с помощью новейших технологий можно определить покупательские предпочтения и использовать информацию из нашего подсознания при определении маркетинговой и рекламной стратегии и продвижении брэндов. К счастью, читать мысли электронные сканеры и компьютеры пока не научились. Они лишь графически отображают проявления эмоций и внимания.

В основе лежит старая добрая электроэнцефалограмма, безвредная и безболезненная методика, которой медики пользуются для диагностики заболеваний мозга вот уже около 90 лет. Однако в последнее время сенсоры уменьшились в размерах в десятки раз, отпала необходимость в проводах, а волнистые графики вместо известной многим пациентам ползущей бумажной ленты выводятся на компьютерный экран.

Нейронный маркетинг стал модной темой как в научных, так и в деловых кругах. Он может оказаться перспективным делом. Но не надо забывать, что очень часто мы совершаем покупки случайно, под влиянием внезапного импульса. А главное – наряду с эмоциональным «нравится – не нравится», определяющую роль играет цена. Достоверно предсказывать поведение людей мы еще не научились.

10 тысяч ноутбуков

Полностью функциональный искусственный мозг человека может быть создан в ближайшие 10 лет, утверждает ведущий британский ученый. Профессор Генри Маркрам – глава проекта по созданию искусственного мозга, уже воссоздал некоторые элементы мозга крысы.

В докладе на научной конференции в Оксфорде он указал, что синтетический мозг человека может быть использован, в частности, в поисках лечения психиатрических заболеваний. Около 2 млрд людей на Земле, как полагают, страдают от тех или иных поражений мозга, сказал ученый. «Создать человеческий мозг вполне возможно, и мы способны сделать его за 10 лет», – утверждает он.

Работы над проектом по созданию искусственного мозга начались в 2005 г. с целью воссоздать мозг млекопитающих. В частности, группа Маркрама сосредоточила свои усилия на неокортикальных колонках – повторяющихся участках мозга, называемых неокортексом. За последние 15 лет профессор Маркрам и его группа разобрали структуру неокортикальной колонки.

В распоряжении ученых есть компьютерная модель десятков тысяч нейронов, каждый из которых отличается от других, и это позволяет в цифровом виде создавать искусственную неокортикальную колонку. Каждый нейрон уникален, однако ученые обнаружили, что модели цепочек нейронов в различных мозгах – общие.

Чтобы модель мозга «ожила», ученые загружают в суперкомпьютер данные и алгоритмы. «Чтобы сделать вычисления для одного нейрона, требуется отдельный ноутбук, – рассказывает профессор Маркрам. – Так что нам нужно 10 тыс. ноутбуков».

Моделирование уже дает ученым важные сведения о том, как работает мозг. В конечном счете ученые стремятся выделить эти отображения, чтобы понять, как именно мозг воспринимает мир.

Но кроме чисто научного интереса, проект по созданию искусственного мозга имеет и практические применения. Например, собрав все данные нейробиологии о животных, ученые, возможно, смогут создать их искусственные модели. Проект также может дать ученым ключ к разгадке некоторых заболеваний мозга.

Юрий БЛИЕВ, обозреватель «МГ».