Куди їхати у серпні

На кого залишити улюбленця

Як зміцнити імунітет

Модні джинси

Тести

Найдорожче

Новітні дослідження людського мозку: 11 вимірювань для нейронів і формула інтелекту

Наші нейрони будують "багатовимірні будинки" всередині голови, інтелект може поміститися в маленькій формулі, а сни – це еволюційний механізм виживання

Незважаючи на весь розвиток науки і техніки, людина так до кінця і не розібралася з одним з найважливіших питань: як же все-таки працює сіра штуковина в нашій голові, яка змушує розвивати науку і техніку і задаватися усіма цими питаннями. Виходить цікава рекурсія: щось всередині нас хоче дізнатися, як працює той, хто хоче дізнатися, як воно працює. На це витрачаються колосальні ресурси, проводиться безліч досліджень, ми більш-менш розуміємо загальні принципи, але скласти все в єдину струнку картинку досить складно.

Зате це настільки цікаво, що "Сегодня" зібрала всі останні дослідження про головний мозок і з'ясувала, як працює інтелект, чому ми бачимо сни і скільки вимірювань використовують нейрони головного мозку, щоб обробляти вхідні сигнали. Ласкаво просимо у вашу голову – і не бійтеся того, що ви там побачите.

11 ВИМІРІВ: ЯК СПІЛКУЮТЬСЯ НЕЙРОНИ

Проект Blue Brain, що базується в Швейцарії, вже кілька років займається невдячною справою: нейробіологи намагаються з'ясувати всі про головний мозок людини (та інших істот, що володіють цим органом). В останньому дослідженні вони застосували до нього математику (точніше – алгебраїчну топологію, яка описує властивості об'єктів і просторів незалежно від змін їх форми) і ахнули від подиву. Не чекайте якихось висновків, самі вчені поки не розуміють, з чим зіткнулися, однак початок досить інтригуючий: всередині нашої голови знаходиться, кажучи математичною мовою, багатовимірний простір.

Наш мозок – це приблизно 86 мільярдів нейронів, зв'язки між якими простягаються в усіх напрямках, утворюють надскладну мережу, яка і формує свідомість.

У своєму експерименті нейробіологи використовували детальну комп'ютерну модель неокортексу – це "нова кора", найсучасніша частина мозку, яка сформувалася найпізніше і відповідає за свідомість і сприйняття. В процесі моделювання проходження сигналів вчені помітили, що нейрони об'єднуються в групи, і кількість нейронів в цих групах показує розмір багатовимірного геометричного об'єкта.

"Ми виявили світ, про який навіть не підозрювали, – розповідає керівник проекту Генрі Маркрам. – Навіть в маленькій крупинці мозку таких об'єктів десятки мільйонів, у яких до семи вимірів. А в деяких мережах їх кількість доходила до 11".

Розробивши модель, вчені протестували її на віртуальних стимулах, а потім взялися за щурів. Сигнал створює "багатовимірні будинки" з нейронів і порожніх просторів між ними. Спочатку зв'язок виглядає як паличка, потім – двовимірна площина-дошка, потім – куб, а потім і більш складні фігури з чотирма, п'ятьма, шістьма вимірами. І так аж до 11. Варто, втім, відзначити, що не йдеться про фізичні виміри – всередині нашого мозку немає інших мізків, захованих в прихованих складках реальності. Багатовимірність тут – це кількість зв'язків, які утворюють нейрони. Ми в цьому плані теж багатовимірні: скільки людей, з якими спілкуєтеся в даний момент, стільки і вимірювань. Єдина проблема – вченим ще належить розібратися, чому групи нейронів збираються в такі конструкції.

МАТЕМАТИКА: ФОРМУЛА ІНТЕЛЕКТУ

Ведучий нейробіолог Університету Августи в Джорджії доктор Джо Тзін вважає, що вивів формулу інтелекту: N = 2i – 1. А ще, як каже сам доктор, інтелект дорівнює "Невизначеність і нескінченні можливості". Але це лірика, а нам слід звернутися до роботи, опублікованої в Frontiers in Systems Neuroscience, в якій Тзін перевірив свою теорію і з'ясував, що вона виконується для семи різних областей мозку, визначаючи базиси на кшталт годування, пам'яті і страху.

17 років тому Тзін за допомогою генної інженерії створив "розумну мишу", яка навчалася і вирішувала складні лабіринти швидше звичайних побратимів. Через пару років він виявив, що клітини гіпокампу мишей – центру пам'яті мозку – варіюються залежно від подій, що відбуваються. Одні включалися на подію в цілому, інші були більш прискіпливими і "розбирали" те, що відбувається на елементи. При складанні карти Тзін зауважив, що нейрони формують кластери – від специфічних до загальних. Це і стало основною теорії пов'язаності: формула вченого демонструє, як нейромережі здійснюють цей перехід.

Головна думка Тзіна в тому, що окремий нейрон не може стати основною обчислювальною одиницею мозку, цю роль на себе беруть нейромережі, звані "кліками", що дозволяє мозку не ламатися кожен раз, як нейрон виходить з ладу, тому що ви отруїли його алкоголем. Прості кліки переплітаються у великі мережі, які називаються FCM (functional connectivity motifs – функціональні мотиви зв'язків) згідно із Законом N = 2i – 1, де N – це число нейронних кліків, з'єднаних різними способами, а i – типи одержуваної інформації.

Якщо тварина хоче їжі і самок, потрібно три нейрокліки, щоб задовольнити ці потреби

Наприклад, у вас є тварина, яке хоче їжі і самок. Тобто i = 2. Відповідно, щоб задовольнити ці потреби, потрібно три кліки (2 х 2 – 1 = 3). Це нагадує кубики конструктора, з яких можна будувати різні структури в залежності від інформації, що надходить. Більш складні завдання вимагають більш складних побудов, але основний принцип залишається тим же. Причому, на думку Тзіна, ці блоки програмуються заздалегідь. У сенсі в нашій голові вже є відповіді практично на всі питання (або алгоритми їх вирішення). Так мозок змішує "роботу" і "гроші", перетворюючи їх в "економіку".

Щоб підтвердити цінність самої формули, вчені засунули в мозок мишей електроди і дали їм корм, цукор, рис і знежирене молоко. Відповідно до теорії, мишам треба 15 нейронних кліків, щоб повністю представляти кожен тип їжі і їх комбінації. Чи варто говорити, що саме 15 кліків і було виявлено? Повторивши експеримент зі страхами (вибух, землетрус, падіння, удар струмом), дослідники знову отримали 15 кліків.

Щоб упевнитися, що цей алгоритм вже існує в мозку, а не вивчається, експеримент повторили, але з генетично модифікованими мишами, у яких не вистачало рецепторів, необхідних для зміни нейромереж через навчання. Результат повторився.

Що з цим робити, поки неясно. Сам Тзін вважає, що його теорія дозволяє переглянути зберігання спогадів в мозку і проллє світло на те, як хвороба і старість впливають на мозок на клітинному рівні. А ще це дозволить навчати штучний інтелект гнучкості і цікавості, але це вже зовсім інша історія.

new_image_442

Покращена миша Дугі. Її доктор Тзін створив 17 років тому. Фото: www.princeton.edu

ПАМ'ЯТАТИ, ЛІКУВАТИСЯ, ВИЖИВАТИ: НАВІЩО БАЧИТИ СНИ

Якось вже так вийшло, що у всього на цій планеті є причина. У тому числі і у такої недолугої на перший погляд речі, як сни. Ми нарахували аж десять. Переспіть з цією думкою і вибирайте самі, яка вам більше подобається.

  • Щоб капелюх залишався капелюхом

Свідомість кожного з нас – жорстокий і страшний цензор, що пригнічує агресивні і сексуальні інстинкти, і тільки уві сні несвідоме розкриває все підгрунтя і зриває завісу моралі! Так сказав Фрейд, він створив психоаналіз і взагалі носив красиву бороду, схожу на ... хм, на добраніч!

  • Щоб поліпшити самопочуття

Інші, не менш злісні дослідники, пішли далі і зовсім не давали людям бачити сни – як тільки починалася фаза ШРО, пацієнтів будили. З'ясувалося, що сон без сновидінь – так собі затія: учасники експерименту стали напруженими, у них виникали проблеми з концентрацією, координація порушувалася, збільшувалася вага і до того ж з'явилися галюцинації.

  • Щоб лікуватися

Багато психологів вважають, що найчастіше людській істоті складно відокремити подію від супроводжуючих її емоцій. У сенсі ви, звичайно ж, не дарма втекли від того страшнючого кролика і півдня волали від жаху, представляючи його моторошні вуха і похмурий погляд.

Але розібратися, наскільки сильно він погрожував вашому житті, допоможе саме сон, який як би відділить сильну емоцію на кшталт страху, любові або печалі і допоможе мозку обробити окремо подію, окремо почуття і взагалі поглянути на те, що відбувається, під іншим кутом, докопавшись до самої суті гніву або щастя, які так раптово звалилися на вашу голову. Так що в будь-який незрозумілій ситуації і справді краще поспати.

  • Щоб пам'ятати

Цілий день частина мозку під назвою гіпокамп працює, не покладаючи нейронів, щоб накопичити всі-всі важливі спогади (купити молоко, обличчя тієї дівчини, як називається та наспівувана нова пісня). А уві сні, як показують дослідження, гіпокамп перекачує весь цей потік в кору головного мозку. Причому іноді відтворює весь день в зворотному порядку. Так що постарайтеся добре відсипатися після дня, повного яскравих вражень.

  • Щоб не було розладів

У 2009-му вчені з Гарварду провели дослідження, яке знайшло дивний зв'язок між сновидіннями і біполярним розладом. Мало того, проблеми зі сном у дітей і дорослих підвищують ризик розвитку цього самого розладу. Це вся пов'язано з тим, що переривання ШРО-сну впливає на рівні нейротрансмітерів і гормонів стресу, а гормональні дисбаланси призводять до психічних розладів. Так що дивіться свої сни і не сходіть з розуму.

  • Щоб заспокоїтися

У 2009 році п'ятеро дослідників знайшли 35 здорових студентів і 20 депресивно-тривожних і змусили їх спати. А потім будили – через 10 хвилин в фазі швидкого руху очей (ШРО), коли мозок працює активно і ми бачимо сни, і через 10 хвилин в фазі НЕ-ШРО (коли мозок заспокоюється). Після чого нещасних змушували проходити тести на пам'ять, настрій і самооцінку. Що і треба було довести: депресивно-тривожні студенти бачили уві сні агресію і самокатування, але ШРО-сон дивним чином допомагав їм справлятися з цими емоціями.

  • Щоб обробляти інформацію

Виявляється, під час ШРО-сну ми створюємо абстракції. У сенсі беремо якісь нові поняття і пов'язуємо їх з тим, що вже знаємо або хоча б віддалено розуміємо. Дослідження показало, що сни виникають, коли ми починаємо усвідомлювати ці зв'язки (фрагменти звуків, зображень і рухів). Мозок як би намагається зрозуміти, що відбувається, і малює фантасмагоричну, але дуже логічну на той момент картинку з різних шматків, паралельно і справді укладаючи інформацію цеглинка за цеглинкою, поки ми дивимося мультики.

  • Щоб бути фоном

З 1977 року деякі нудні вчені, що створили модель активації-синтезу, думають, що лімбічна система нашого мозку час від часу активується, "спалахуючи", і включає якісь там рандомні картинки. Просто тому що може. Так що сни – це як би інтерпретація біологічних сигналів, а всі сонники вигадали ідіоти. Втім, тут же вибачаються автори теорії, ці набори картинок все ж несуть позитивну функцію і допомагають нам створювати нові ідеї.

  • Щоб пристосуватися

Коли не спимо, ми (і всі інші сновидці планети) робимо помилки, які можуть призвести до небажаних наслідків на зразок смерті. А ось під час сну перетворюємося в експертів з безпеки, ховаємося в самому-самому захищеному місці і зберігаємо життя. Ця поведінкова стратегія, взагалі-то, допомогла вижити безлічі живих істот, які фінішували в природному відборі. Але ось що цікаво: чи варто однієї ночі провести в фазі ШРО-сну менше часу, як наступної організм прагне надолужити згаяне і показує сни довше! Так що спокійно біжіть за рожевими диванами на равликоциклі з крилами кажана – це еволюційно.

  • Щоб відбити атаку

Фінські дослідники з Університету Турку придумали таку штуку, як "теорія стимуляції загрози". Вони виявили, що діти, які живуть в небезпечних умовах (неблагополучні сім'ї, неблагополучні країни) або були так чи інакше травмовані, бачать більш яскраві сни, ніж ті, що живуть в спокійних умовах. І система стимуляції загроз у них працює краще: під час сну вони як би репетирують роботу механізмів сприйняття, що дозволяють сприймати і уникати небезпеки! Так що не бійтеся боятися уві сні, це допоможе, коли за вами насправді буде гнатися гігантський джміль з бензопилою.

Реклама
Найважливіші та найцікавіші новини завжди під рукою
Life Сьогоднi в telegram-каналi Пiдпишись на RSS-канал Life Сьогоднi на Google News
Реклама
Лайфхаки для життя
Більше хаків
Гороскоп
Твій гороскоп на Сьогодні
Читати гороскоп
Just do it
Корисна порада на Сьогодні
Їсти ягоди щодня
Чому це важливо?
Лайфхак дня
Як бюджетно оновити гардероб
Хакнути
Сольник зірки
DOROFEEVA
31 липня / 20:00
5 головних концертів липня
Чи гідний сервіс на відпочинку в Україні?
Дізнатися більше про відпочинок
Спецпроект
Календар лайфхаків на літо
Липень
Лайфхаки за календарем
Гороскоп
Твій гороскоп на тиждень
25 - 31 липня
Читати гороскоп
Найдорожчий спецтопік
Дорожче просто не знайдеш
Оренда VIP-яхти — ₴27 000/година
За що такі гроші?
тест
Чи зможеш відрізнити дизайнерський одяг від речей з ринку?
Спробувати
Де купатися
Топ пляжів недалеко від Києва
Хочу дізнатися!

Натискаючи на кнопку «Прийняти» або продовжуючи користуватися сайтом, ви погоджуєтеся з правилами використання файлів cookie.

Прийняти