В головном мозге функционирует нейронный «компас» |
||
МЕНЮ Главная страница Поиск Регистрация на сайте Помощь проекту Архив новостей ТЕМЫ Новости ИИ Голосовой помощник Разработка ИИГородские сумасшедшие ИИ в медицине ИИ проекты Искусственные нейросети Искусственный интеллект Слежка за людьми Угроза ИИ ИИ теория Внедрение ИИКомпьютерные науки Машинное обуч. (Ошибки) Машинное обучение Машинный перевод Нейронные сети начинающим Психология ИИ Реализация ИИ Реализация нейросетей Создание беспилотных авто Трезво про ИИ Философия ИИ Big data Работа разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика
Генетические алгоритмы Капсульные нейросети Основы нейронных сетей Распознавание лиц Распознавание образов Распознавание речи Творчество ИИ Техническое зрение Чат-боты Авторизация |
2022-09-29 04:55 Кольцо нейронов в зрительном бугре реагирует на повороты головы, определяя её направление. Нейроны, которые отвечают за ориентацию в пространстве, открыли достаточно давно, и за них даже успели дать Нобелевскую премию. Нобелевской премии в 2014 году удостоились американский нейробиолог Джон О'Киф и норвежские исследователи Мэри-Бритт и Эдвард Мозеры – за открытие двух классов нервных клеток, помогающих нам ориентироваться в пространстве. Способность ориентироваться на местности – процедура настолько важная и сложная, что в мозге этим занимаются сразу две группы нервных клеток. Одни расположены в гиппокампе, который благодаря им, кроме «центра памяти», стал называться ещё и «центром навигации» (или «центром пространственной ориентации»); других нашли в энторинальной коре, которая с гиппокампом тесно связана. Хотя обе группы нейронов нужны для того, чтобы индивидуум понимал, где он находится и куда двигается, функции у них во многом отличны друг от друга. В конце 60-х годов американский исследователь Джон О'Киф (John O’Keefe), первый из нынешних нобелеатов, заметил, что у блуждающих по комнате крыс в мозге включаются особые нейроны, чью активность нельзя было объяснить просто поступлением в мозг новых визуальных стимулов. Оказалось, что эти клетки активируются в ответ на совокупные особенности ландшафта, окружающие в крысу в данный момент – нейроны будто реагировали на специфическое место и на переход из одного окружения в другое. Дальнейшие эксперименты показали, что в гиппокампе действительно хранится множество карт местности, каждая из которых кодируется особой комбинацией специальных клеток. Их так и назвали – нейроны места. В 2005 году норвежские нейробиологи Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры (May-Britt, Edvard Moser) обнаружили в энторинальной коре другую группу нервных клеток, которые быстро получили прозвище GPS-системы мозга. Они по очереди возбуждаются, пока индивидуум передвигается в пространстве, – то есть, можно сказать, что эти нейроны отмечают участки территории. Особенность же их в том, что включаются такие нейроны по особой схеме, разбивая пространство на шестиугольные фрагменты, делая его похожим на огромную решётку. Отсюда и их название – grid-нейроны, или нейроны решётки. Когда в эксперименте крыса проходила вершину «виртуального» шестиугольного элемента, grid-клетка реагировала импульсом. Их отличие от нейронов места в том, что grid-клетки просто задают систему координат, в которой мозгу удобно описывать конкретный ландшафт и собственные перемещения в пространстве. За своё открытие супруги Мозеры и удостоились чести разделить Нобелевскую премию вместе Джоном О'Кифом в 2014. Хотя эксперименты по выяснению функций навигационных нейронов ставили – и ставят – на животных, такие клетки, очевидно, есть и у человека. Считается, что именно из-за гибели таких нейронов при синдроме Альцгеймера больные теряют способность ориентироваться в пространстве уже на ранних стадиях недуга. Часть нейронов навигации в прямом смысле работают картографами – они хранят карты конкретных мест. Другие нейроны по очереди возбуждаются, пока индивидуум передвигается в пространстве, – то есть они отмечают участки территории. Их особенность в том, что включаются такие нейроны по особой схеме, разбивая пространство на шестиугольные фрагменты, делая его похожим на огромную решётку. Нейроны решётки чем-то похожи на GPS-систему. О каком компасе в таком случае речь? Мы всегда знаем, где у нас право, где лево, в какую сторону повёрнута голова, в какую сторону мы идём. Если мы смотрим на настоящий компас, то с ним всё понятно: стрелка отклоняется туда или сюда, и мы понимаем, что идём на северо-запад, или северо-восток или куда ещё. Но если мы имеем дело с мозгом, то, очевидно, тут нужно следить за активностью нейронов: когда мы поворачиваем голову, то одни нейроны включаются, а другие выключаются. Эти нейроны выполняют иную работу, нежели нейроны решётки и нейроны-картографы, и известно, что располагаются они в зрительном бугре, или таламусе, точнее, в той его части, которая называется антеродорсальным (то есть переднеспинным) таламическим ядром. Таламус служит сенсорным хабом – к нему стекаются нейронные сигналы от всех органов чувств, кроме обоняния, так что естественно, что в нём находится и нейронный «компас», определяющий направление головы. Исследователи из Техасского университета в Остине и Массачусетского технологического института записали активность множества нейронов антеродорсального ядра в мозге мыши, пока сама мышь свободно бегала. Работу тех нейронов, которые реагировали на повороты головы, потом анализировали с помощью топологических методов. В статье в Nature Neuroscience говорится, что несколько тысячи таких клеток образуют изогнутую кольцеобразную структуру. https://www.nature.com/articles/s41593-019-0460-x (Похожее кольцо раньше открыли в мозге дрозофилы.) Разнородные сведения, которые поступают в мозг извне, это кольцо преобразует в информацию о том, в каком направлении голова – поворот головы соответствует включению нейронов в том или другом сегменте кольца. Причём если какой-то нейрон ошибётся, его исправят соседи, то есть активность нервных клеток притягивается к определённой траектории, как в математических аттракторах. Даже во сне, когда нейроны почти отключены от внешнего мира, «компас»-кольцо всё равно работало – скорее всего, потому, что даже во сне голова всё равно куда-то направлена, и компас это направление всё равно чувствует. Правда, во сне форма и размеры кольца менялись – другое число клеток анализировало положение головы, и опирались на информацию иного рода, чем во время бодрствования. В данном случае важно не только то, что удалось обнаружить «компас», но и то, что исследователям впервые удалось увидеть нейронную систему, которая преобразует множество конкретных фактов в достаточно абстрактную информацию – как абстрактное направление головы получается из конкретных раздражителей, действующих на органы чувств. Возможно, что и другие когнитивные процессы, опирающиеся на обобщения, выполняются в похожих нейронных структурах, которые, впрочем, могут иметь самую разную форму. Автор: научный журналист Кирилл Стасевич https://www.nkj.ru/news/36751/ https://www.nkj.ru/news/25016/ Источник: www.nkj.ru Комментарии: |
|