Новая книга Шарона Вайнбергера «Воображарии войны» звучит как «X-Files» в реальной жизни. Но кроме того, это история о том, как «магия» помогла изобрести интерфейс "мозг – компьютер" и создать такую область науки, как биокибернетика.

Photo: The Voohees

Среди многих классифицированных исследовательских проектов Стэнфордского научно-исследовательского института в начале 1970-х также  был контракт при поддержке Управления Центрального разведывательного управления технической службы, подразделения во главе с Сидни Готлибом, пожалуй, самым известным ученым, когда-либо работающим для шпионского агентства. Секретная программа тестировала различные формы парапсихологии, например, могут  ли люди иметь возможность использовать свой разум, чтобы визуализировать или даже воздействовать на удаленные объекты. Вера в работу давала надежду, и  Готлиб в один прекрасный день пригласил директора Агентства перспективных исследований (ARPA) (ныне: DARPA), Стивена Лукасика, в его офис ЦРУ, чтобы обсудить это.

Готлиб, химик по образованию, был одновременно нетрадиционным мыслителем и непоколебимым патриотом, считавшим, что его работа служит на благо нации.

«Как друзья, так и враги говорят, что г-н Готлиб был своего рода гением, стремящимся исследовать границы человеческого разума для своей страны», - говорится в некрологе Готлиба «Нью-Йорк Таймс» 1999 года. В конце концов, Готлиба будут помнить больше всего за то, что выглядело как преднамеренное презрение к обычной порядочности.

Будучи главой Управления технической службы, Готлиб возглавлял крыло ЦРУ, чьи неудачные инновации включали в себя ядовитые перья и взрывающиеся ракушки. Он также работал над одним из самых известных проектов агентства: использование ЛСД в качестве средства контроля сознания. Под наблюдением Готлиба ЛСД испытывали на подопытных кроликах, в том числе и на других несчастных жертв: душевнобольных, проституток и даже на одном армейском ученом, который впоследствии совершил самоубийство. Когда программа была впервые опубликована в 1975 году Комиссией Рокфеллера, а затем детально изложена комитетом церкви в Конгрессе, публичное наследие Готлиба как своего рода безумного ученого было почти гарантировано.

На следующий день Лукасик отправился к Готлибу-в 1971 году, Лукасик вспоминает, что ученый ЦРУ был в прекрасной форме. То, что Готлиб хотел бы обсудить кроликов и ядерный Армагеддон.

В начале 1970-х годов, Советский Союз и Соединенные Штаты были заперты в игру в кошки-мышки с участием атомных подводных лодок. Субмарины с ядерными ракетами было трудно обнаружить при обыске глубоких морей, что делает их мощным оружием. Но не было никакого хорошего способа рассказать подводным лодкам  глубоко под водой, что они необходимы для запуска своих ракет. И выход на поверхность, чтобы  периодически получать сообщения сделает их уязвимыми для обнаружения и атаки.

Именно там вступил в игру новый любимый проект Готтлиба. В 1970 году бестселлер «Психические открытия за железным занавесом» (Prentice-Hall) описал энтузиазм Советского Союза и других стран Восточного блока по поводу всех психических явлений. Утверждалось, что основной импульс, лежащий в основе советского стремления использовать ESP (экстрасенсорное восприятие), исходил от советской военной и советской секретной полиции», - утверждают авторы Шейла Острандер и Линн Шредер. В книге подробно описаны десятки исследований психических явлений, проводимых за железным занавесом, начиная от фотографии Кирлиана, которая стремилась захватить «ауру» живых существ при помощи телепатической проекции эмоций. Идея о том, что Советы вкладывали деньги в парапсихологию, быстро стала самоукрепляющим оправданием для американцев.

Согласно Psychic Discoveries, одна теория парапсихологии, которую испытывали Советы, вовлекала проецируемую эмоциональную связь между новорожденным и его матерью, которая позволяла матери «ощущать» смерть своего отпрыска даже на больших расстояниях. Поскольку на самом деле убийство новорожденного ребенка не было возможным вариантом, они прибегали к экспериментам с кроликами и матерями. Эксперимент был настолько жутким, насколько он звучал: детёныша нужно было убрать из виду и убить, в то время как ученые в отдельной лаборатории наблюдали за реакцией матери.

Photo: The Voohees

Советы утверждали, что это сработало и может использоваться для связи с подводными лодками, но протокол о реализации такого плана так никогда и не был составлен. Предположительно, материнский кролик должен был содержаться на борту подводной лодки, а подводник должен был наблюдать за ней в поисках признаков дистресса. Идея заключалась не в том, чтобы чрезмерно возбужденная крольчиха подтолкнет коммутатор, но такой знак можно использовать, как сказал Лукасик, в качестве тревожного знака. Это будет сигналом для подводной лодки, например, о запуске своих ядерных ракет.

Сама абсурдность сценария не отговаривала Готлиба. ЦРУ начало финансировать Стэнфордский исследовательский институт для проведения «секретного расследования» в парапсихологии. Готлиб был заинтересован в том, чтобы ARPA рассмотрел эту работу и, возможно, поддержал ее.

Хотя предполагаемые советские эксперименты звучали сомнительно, «подводная» война была областью, которую преследовала ARPA. Возможно, что более важно, конец 1960-х и начало 1970-х годов вызвали широкий интерес к парапсихологии даже среди некоторых членов Конгресса, которые оказывали давление на такие агентства, как ARPA.

Ученым, выбранным вести расследование парапсихологии был постоянный эксперт ARPA в контркультуре, Джордж Лоуренс. Именно он имел склонность к исследованиям, которые захватили культурный дух времени конца 1960 года, когда исследования взаимодействий ума, тела и сознания сочетали науку и спиритизм. Он также был частью небольшого, но растущего числа психологов, увлеченных компьютерами.

Его первая крупная программа, начатая в 1970 году, включала биологическую обратную связь, относительно новую область исследований, которая включала обучение людей управлению физиологическими функциями, таким как дыхание и сердечный ритм, путем предоставления субъектам информации в режиме реального времени с датчиков. Идея заключалась в том, что человек может по существу перейти своим путем к другому физическому состоянию. Он объединил биологию с восточной философией и вызвал сопоставление с пропагандой ЛСД Тимоти Лири. Ученые полагают, что биологическая обратная связь может помочь людям в стрессовых ситуациях замедлить сердечный ритм или понизить кровяное давление исключительно через умственную концентрацию.

Для ARPA это было важно, так как подобный само контроль мог помочь солдатам в бою. Биологическая обратная связь теоретически может позволить солдатам стрелять более точно или даже замедлять кровотечение после выстрела, позволяя им контролировать частоту сердечных сокращений. Исследователи предположили, что пилотов поврежденных самолетов можно научить снижать частоту сердечных сокращений и кровяное давление, чтобы выполнять аварийные процедуры без паники. Однако в документах экспериментов было мало, и Лоуренс считал, что биологическая обратная связь - область, которая созрела для исследования.

Его программа ARPA была первым систематическим исследованием. Но когда Лоуренс хотел, чтобы исследователи отправились во Вьетнам, чтобы протестировать биологическую обратную связь в «поле», никто не хотел ехать.

«Кто-то написал конгрессмену и сказал, что я пытаюсь принудить университетских профессоров заходить в джунгли во Вьетнаме», - сказал он. «Я думал, что они будут смотреть на это как на интересное приключение, как это делал я».

Вероятно, это не имело значения в конце, потому что Лоуренс пришел к выводу, что более амбициозные приложения для биологической обратной связи, такие как способность солдат замедлять сердечный ритм, чтобы предотвратить их кровотечение, были, вероятно, недостижимы. С другой стороны, писал Лоуренс, по крайней мере, никто не умрет, сознательно желая, чтобы его сердце остановилось.

Хотя программа биологической обратной связи не была успешной, она укрепила репутацию Лоуренса в ARPA в качестве популярного исследователя для идей контркультуры. Поэтому не было полной неожиданностью то, что Лоуренсу было поручено посмотреть на исследования парапсихологии ЦРУ, чтобы выяснить, что нуждается в финансировании ARPA.

Когда ARPA начало свое исследование парапсихологии, было трудно сказать, насколько серьезно любой, даже Лоуренс, действительно взялся за это. По крайней мере, по номиналу, Лоуренс принял поручение. Он играл с кирлианографией, чтобы увидеть, действительно ли можно захватить аурой, присутствовал на конференции по парапсихологии в Шотландии, и путешествовал по всей стране для встреч с ведьмами, экстрасенсами и другими распространителями паранормального. Он любил колдунов больше всего.

В декабре 1972 года Лоуренс поехал в Стэнфордский исследовательский институт, где физики Рассел Тарг и Хал Путхофф исследовали психические явления.

В то время работа была в основном сосредоточена на тестировании навыков Ури Геллера, харизматичного израильского артиста, превратившегося в «паранормального» человека. Самым известным зрелищем Геллера был изгиб ложки, предположительно под действием его разума. Он также утверждал о множестве других психических способностей, таких как проекция мышления и «дистанционный просмотр», термин, данный для способности описывать объекты в отдаленных или, по крайней мере, невидимых местах. Дистанционный просмотр представлял особый интерес для сообщества национальной безопасности, потому что теоретически он помог бы шпионить за иностранными базами и технологиями.

Photo: The Voohees

Путофф и Тарг, которые стремились получить признание в господствующей тенденции, согласились принять у себя Лоуренса для неофициальной демонстрации, но сказали ему, что он не может наблюдать за их контролируемыми экспериментами. Лоуренс пригласил двух других ученых, чтобы сопровождать его: Рэй Хайман, волшебника-любителя и университетского психолога, и Роберта Ван де Касла, профессора исследований сна, который верил в психические предчувствия, включая его собственные. Ван де Касл, которого Лоренс знал из аспирантуры, изучал способность людей предсказывать будущее и мыслить во сне.

«Они с Хайманом поехали в Стэнфордский научно-исследовательский институт, где Геллер собирался убедить меня в том, что его способности реальны, и я собирался вложить в это много денег», - сказал Лоуренс.

Хайман и Ван де Касл появились, чтобы встретиться с Путоффом, Таргом и Геллером. По словам Ван де Касла, Лоуренс, который много выпил накануне вечером, выглядел не очень хорошо. И вот этот день начался с одного похмельного военного ученого, одного любителя-волшебника, превратившегося в психолога, профессора, изучавшего психические сны, двух, казалось бы, доверчивых физиков, и Ури Геллера, будущего психического супероружия. Оттуда все «пошло по наклонной».

Геллер продемонстрировал свою способность читать номера, написанные на бумаге, но скрытые от взора. Хайман, сидящий сбоку, позже вспомнил, как ясно видел, что Геллер подглядывал, наблюдая за движением руки Лоуренса, записывавшего номер.

В другой демонстрации Геллер хотел показать свою способность читать чьи-то мысли, поэтому он отвел Ван де Касла в отдельную комнату. Геллер попросил Ван де Касла выбрать мультфильм из журнала и нарисовать его вручную, потому что картины из журналов было сложнее «получить». Оба изображения - оригинал и выписанный вручную дубликат - были помещены в отдельные конверты. Ван де Касл положил конверт с оригинальным рисунком в нагрудный карман, а изображение, сделанное рукой, под локоть. Затем Геллер приказал профессору закрыть глаза и встать прямо за ним - достаточно близко, чтобы коснуться его - и приготовился принять мысли Ван де Касла. Геллер нарисовал изображение палки. Но самого процесса рисования никто не видел, потому что в комнате был только Ван де Касл, чьи глаза были все время закрыты.

Photo: The Voohees

Хайман был озадачен: каковы были условия эксперимента? Почему никто не наблюдал, как Геллер рисует? В лучшем случае ответы были уклончивыми. И так было с остальными демонстрациями. Либо Геллер не мог или не хотел действовать под пристальным наблюдением, либо результаты были получены обманным путём.

«Тарг и Путхофф, похожи на неуклюжих идиотов, а не на уважаемых физиков», - писал Хайман.

Он считал, что у работы Геллера были все классические признаки обученного мага: дружить, отвлекать и ослеплять.

Если Хайман сомневался в психических возможностях Геллера, Лоуренс был возмущен. В одной демонстрации Геллер передвинул стрелку компаса на 5 градусов. Лоуренс, топая ногой, чтобы имитировать то, что по его мнению сделал Геллер, передвинул стрелку на 45 градусов. Было ясно, что ARPA не собираются финансировать Путоффа и Тарга.

Хотя демонстрация Геллера не смогла произвести впечатление на Лоуренса, идея чтения мыслей людей захватила воображение ученого. В том же году, посетив Стэнфордский научно-исследовательский институт, Лоуренс начал другой вид проекта по чтению мыслей: вместо того, чтобы полагаться на паранормальные явления, исследователи использовали бы измеримые сигналы мозга для управления компьютером.

Управляемый мозгом компьютер, придуманный Лоуренсом, использующий то, что он назвал «биокибернетической связью», был откровенно дерзким проектом. Машина не будет просто управляться через входы, предоставляемые клавиатурой или джойстиком; она будет взаимодействовать непосредственно с человеческим разумом, используя датчики, которые контролируют деятельность мозга.

(слева - направо) Рассел Тарг (Russell Targ), психолог ARPA Джордж Лоуренс (George Lawrence), физик Хал Путхофф (Hal Puthoff), директор ARPA Стивен Лукасик (Stephen Lukasik), and маг Ури Геллер (Uri Geller).

Программа биокибернетики ARPA финансировала множество исследователей, использующих сигналы головного мозга, таких как Жак Видал, исследователь UCLA, который придумал термин интерфейса «мозг-компьютер».

«Могут ли эти наблюдаемые электрические сигналы головного мозга быть задействованы в качестве носителей информации в связи между человеком и компьютером или для управления таким внешним аппаратом, как протезные устройства или космические корабли?» - Написал Видал в основополагающей статье в 1973 году. В течение нескольких лет, исследования Видала дали многообещающие результаты: в одном эксперименте испытуемые смогли двигать электронный объект через лабиринт на экране компьютера, просто размышляя.

Это были фантастические времена, по словам Эмануэля Дончина, затем профессора из Университета штата Иллинойс, который финансировался Лоуренсом для исследований по обнаружению и интерпретации сигналов головного мозга. ARPA была не единственным агентством, поддерживающим такую работу, но она была самой существенной.

Задача биокибернетики заключалась в том, чтобы совместить фантастические предложения Лоуренса, - компьютеры, управляемые мозгом, и управляемые сознанием самолеты, - с реальностью, поэтому работа в этом направлении шла десятилетиями.

Компьютеры Лоуренса, управляемые мозгом, были в то время сравнимы, с убийством крольчат для общения с подводными лодками или финансированием израильского фокусника, чтобы видеть советские базы издалека. В начале 1970-х годов ARPA была тем местом, которое терпело и даже поощряло изучение таких диковинных идей, но в отличие от некоторых других агентств, оно требовало хорошей науки.

В одном заключительном заседании, чтобы обсудить возможное финансирование ARPA парапсихологии, Лоуренс сидел с Лукасиком и чиновниками ЦРУ, которые финансировали такую работу. В конце один из чиновников ЦРУ обратился к Лоуренсу и сказал: «Доктор Лоуренс, что ты думаешь обо всем этом?»

В этот момент исследование психологических явлений Лоуренса привело его к появлению множества мистиков и мошенников. «Вы тратите свои деньги. Всякая чертовщина в этом - вздор», - в отчаянии взорвался он.

Наступило мертвое молчание. Лукасик быстро сменил тему, и никто никогда не просил Лоуренса снова взглянуть на парапсихологию. Также ARPA никогда не финансировала психическую программу.

«Я так долго работал и так упорно занимался таким количеством дураков и шарлатанов. В моем сознании нет сомнений, что все это болтовня», - вспоминал позже Лоуренс.

Сторонники Геллера, которые считали,  что маг может помочь Соединенным Штатам обнаружить советские подводные лодки, смотрели на заключение Лоуренса с большим разочарованием. Но Лоуренс помог спасти ARPA от замешательства, постигшего разведывательные сообщества, когда выяснилось, что шпионы нации потратили десятки миллионов долларов на экстрасенсов. А для тех, кто ставит под сомнение, было ли открытое расследование ARPA о парапсихологии хорошей идеей вообще, реальность такова, что такое же отношение позволило Лоуренсу встретиться с ведьмами и экстрасенсами, а кроме того позволило ему придумать мозг-управляемый компьютер.

Поддержка интеллектуальных сообществ экстрасенсов продолжалась до 1995 года, в результате чего были получены утверждения об успешных результатах, но имеющих мало научных доказательств. С другой стороны, биокибернетика расцвела. Это была дерзкая идея в начале 1970-х, когда способность читать сигналы мозга была в лучшем случае сырой. Однако к 2013 году биокибернетика породила целую индустрию интерфейсов «мозг-компьютер», используемую для таких разнообразных приложений, как коммерческие видеоигры, автомобильные датчики и инструменты, которые позволяют «запертым» пациентам, не имеющим возможности общаться с внешним миром, вводить сообщения и управлять внешними устройствами. Приложения, которые когда-то были на расстоянии десятилетий, сейчас строятся, и раннее видение Лоуренса становится реальностью.

Что касается парапсихологии, Лоуренс много лет шутил, что, может быть, он не должен был так откровенно критиковать ее, а вместо этого разыгрывать ее дольше.

«По крайней мере, - сказал он, - я мог бы встретить еще несколько ведьм».

Есть ли проблемы у российской науки? К чему стремится учёный? Какие методы молекулярной нейробиологии развивают науку? Это и многое другое в нашем интервью с Романом Романовым - доктором наук из центра исследований мозга в Медицинском университете Вены. Последние исследования Романа и его коллег были опубликованы в Science и Society of Endocrinology.

Роман Романов в ИЖС БФУ им. Канта

-Расскажите про свой путь в науке.

Учась в Нижегородском биофаке, я нашёл группу единомышленников, которые знали, как делать хорошую науку, и на 3 курсе мы решили поехать в Пущино. Там я сразу нашёл лабораторию, в которой в итоге много лет и проработал. Мне хотелось заниматься внутриклеточной сигнализацией, и я попал в «лабу», которая занималась сигнализацией в рецепторных системах. Там я закончил аспирантуру, магистратуру, защитил докторскую диссертацию.

Знаете, есть такая особенность российской науки, что, находясь в одной области, очень тяжело перейти в другую, потому что всё давит: шеф, профессор, заведующий лабораторией. Они не понимали, что я хочу заниматься нейронами, а не вкусовыми рецепторами. Мне, конечно, было очень интересно работать с рецепторами, но потом, когда я уже некоторое время провёл там, захотелось заниматься чем-то ещё. И вот из-за конфликта интересов, когда я захотел перейти в нейробиологию, начать работать с новыми методами, а возможностей не было, принял решение уехать. Гораздо позже, чем другие, уже после защиты докторской диссертации, я отправился в Швецию. Её я выбрал по нескольким причинам: там очень хорошая наука, там живёт мой близкий друг, а кроме того у меня большая семья (на тот момент она была меньше), и с детьми именно в Швеции проще. Так я попал в Каролинский институт, с тех пор у меня было 2 главных супервайзера: профессор Тибор Харкани и Томас Хоквальд. Томас Хоквальд - легендарная личность с в сфере нейробиологии. Тибор же, мой действующий начальник, тоже очень много всего интересного и важного сделал.

Как-то я приехал на конференцию, подошёл к Тибору и сказал, что хочу заниматься совсем другим. Не хочу больше заниматься электрофизиологией (основной метод, который я использовал), хочу осваивать другие методы и подходы. Он согласился со мной.

Электрофизиология по объективным причинам обычно оказывается в самоизоляции. Она требует очень много личных ресурсов, чтобы делать работу хорошо, а на остальное не остаётся времени.

На самом деле у меня на многие вещи открылись глаза: всё, что раньше виделось хорошим, оказалось плохим. В том смысле, что российская наука сильная, но, когда она самоизолируется (опять же в каких-то тематиках), не сотрудничает, начинает копаться в каких-то определённых областях без взаимодействия с другими, теряет свой потенциал. Со стороны я понял яснее, какие проблемы существуют.

-Науки в России?

Да. Я просто понимаю: дело не в ресурсах, не в оборудовании, даже не в идеях – это вторичные проблемы. А на первом месте стоит отсутствие мобильности, коллаборативности. И человек, попав в какую-то лабораторию, расценивает, что его научная карьера не поведёт вперёд, а, наоборот, теперь его жизнь будет обрастать, а молодой учёный будет делать что-то одно. Это большая суровая проблема. Когда я стал шефу говорить, что точно хочу уехать, а я уже за два года до этого ставил его в известность, он был недоволен. Сам он в Америке жил, работал в разных лабораториях. Я считаю, что каждый человек, который занимается наукой, не должен жить всё время в одних и тех же условиях работы. Даже если он находится в одном географическом месте, ему желательно поработать в разных коллективах, с разными темами. Это очень сильно обогащает, я по себе знаю. Мы уже сейчас, например, стали работать в новой лаборатории с другой спецификой, и обогащение происходит всегда очень позитивно. Узнав что-то новое, поработав в какой-то тематике, с кем-то пообщавшись, человек расширяет кругозор, многие вещи видятся яснее. А для учёного ясность – это одна из самых важных вещей.  Учёный же работает, прежде всего, для себя, мы - такие эгоисты, которые удовлетворяют собственное любопытство.

Роман Романов на лекции в ИЖС БФУ им. Канта

- Вы занимаетесь развитием различных методов молекулярной нейробиологии. Какие есть, на ваш взгляд, наиболее интересные и прогрессивные методы?

Тот метод, с которым мы сейчас работаем – это транскриптомика одиночных клеток. Мы получаем информацию о сотнях тысячах нейронов и знаем про каждый, что он экспрессирует, и какие гены в нём активны. Как известно от гена «отщепляется» мРНК, которая и вызывает продукцию какого-либо белка. Мы как раз ловим эту мРНК и смотрим, какие гены включены.

Конечно, этот метод прорывной, и он поставил серьёзные задачи и проблемы перед наукой. Дело в том, что, у нас есть огромный массив данных, мы знаем про клетки практически всё. Ну, или как минимум про их фенотип, а вот анализ этих фенотипов, в которых десятки тысяч генов, которые необходимо сравнивать между собой, ставит серьёзную задачу науке.

Биологи долгое время работали по принципу: кажется важным – факт проверяется – да, важно это или нет, не важно. Точно так же описывали клеточные типы. Теперь, когда мы знаем транскриптомику, тут подходом «кажется / не кажется» уже не получится работать, надо применять различные математические профессиональные аппараты, но вот эти самые математические аппараты только начинают развиваться. Как только появляется возможность, на наших глазах вырастают различные алгоритмы, подходы.

Здесь первая проблема. А вторая – большое количество данных. Метод становится всё более доступным, он сейчас практически в каждый крупный университет пришёл. Ещё три года назад транскриптомика была передовой, а сейчас есть везде. Она очень дешевеет, скоро это будет рутинная процедура. Но интерпретация данных очень сложный процесс. Здесь уже экспериментальный процесс занимает около 2%, а 98% -  грамотный и правильный анализ, чтобы не натыкаться на артефакты с ложными результатами. Я вижу в этом проблему.

Другой хороший метод – это вирусная технология. Это когда мы вирус вкалываем в животное, например, мозг. С этим подходом можно сделать практически всё что угодно со специфическим типом клеток, имея, например, те же данные транскриптомики клеточных типов. Соответственно, синтезируем вирусы, закалываем их в мозг. Так мы можем изучать ретроградный и антероградный транспорт. Можно узнать, с кем нейрон непосредственно взаимодействует.

Есть целый набор вирусов, которые убивают клетки (более жёсткий метод), выключают синаптическую передачу (это уже более мягкий), новые рецепторы DREADD, когда один активирует нейрон, а другой ингибирует его. Закалывая вещество или давая его с едой, вы активируете или ингибируете какие-то нейроны. Хотите узнать функцию клеток - закололи вирус в отдел мозга. Вирус начинает работать со специфическим белком, появляются рецепторы. Вы берёте животное, и смотрите, что с ним происходит. Мы, например, работаем с гипоталамусом и хотим измерять постоянную активность в течение 24 часов, потому что там всё замешано: и еда, и сон и очень много других физиологических функций. Мы предпочитаем использовать activity cages, в клетке животное снимает камера, а все его положения переводятся в те или иные паттерны, набор 10-ти моделей поведения: ест, сидит, спит, двигается и так далее. И дальше необходимо эти модели анализировать.

Когда мы узнаём, с кем клетка взаимодействует, то начинаем использовать методы оптогенетики. Помимо точности этого метода, как электрофизиолог могу сказать, что он позволяет видеть связи нейронов даже в срезах. В смысле, что у вас есть клетки в одном отделе мозга, связанные с клетками другого отдела. Когда вы работаете ex vivo, вы можете все эти связи разрушить, и обычными способами их невозможно восстановить. А оптогенетика работает даже в таких случаях. Если в терминалах есть родопсин, то в принципе «свет» реконструирует связи. Но опять же и in vivo это спокойно делается.

Новые методы связаны и с имиджингом, то есть изображением активности клеток в мозге в подвижных животных. Вставляется приёмник с камерой, и вы, меняя условия, видите, что загорается в мозге. Какие клетки активны и так далее. Такие методы мне очень нравятся.

- На чём собираетесь сконцентрировать внимание в дальнейшем?

Нам интересно проследить суммарный стрессовый ответ в мозге, стрессовую сигнализацию, и как вовлечены в это всё CRH клетки (нейроны, содержащие кортикотропин релизинг гормон), какое влияние оказывают именно они.

Современные методы позволяют пересмотреть старые положения. Я имею в виду, что они были правильными, но многие вещи упущены. Это просто методология науки такая, когда важные вещи вычленяются, а мелкие упускаются. А они оказываются не мелкими.

Например, есть классические окситоциновые нейроны, как раз в том же гипоталамусе.  По идее, магноцеллюлярные клетки идут в заднюю долю гипофиза, который потом высвобождает окситоцин. Так эти клетки и рассматривали всегда. На самом деле ряд работ показал, что они опускают коллатерали и в другие отделы мозга.

Я уже для нескольких других типов тоже предполагаю, что одной ногой они регулируют гормоны, а другой ногой влияют на мозг. И это даже уже не то, что такое «супер», это уже «капитан очевидность». Вероятно, так и есть.

Подготовила Анастасия Шешукова

Что управляет нашими решениями при том или ином выборе, и почему так редко мы основываемся на рациональных решениях? Выбор – всегда задача не из простых. И в тот момент, пока мы находимся в неопределённости, целая наука занимается изучением процессов, влияющих на решение потребителя. Что ж такое нейроэкономика – способ заработать или, все-таки, необходимая область психологии?

Нейроэкономика является развивающейся междисциплинарной областью, которая объединяет психологию и экономическую теорию. Проще говоря, даёт ответы на вопросы «как?» и «почему?» люди делают те или иные суждения и принимают решения с экономическими последствиями.  

Существует интересная концепция, появившаяся в 20 веке, рассматривающая поведение человека как «чёрный ящик». Эта метафора иллюстрирует довольно простую схему – человек получает информацию и безотлагательно выдает готовое решение. И хотя многие экономические теории предлагают рассматривать поведение и выбор человека именно таким образом, психология готова это оспаривать. Нейроэкономика пытается преодолеть разрыв между входом и выходом (понять, что же находится и происходит в «чёрном ящике»), анализируя химические вещества и структуры, которые обеспечивают биологическую основу для индивидуальности в обработке и принятии решений. Большая часть коры головного мозга действительно посвящена интерепретации такого комплекса.

Нейроэкономика предполагает, что нервы и химический баланс в областях мозга, отвечающих за сознание (префронтальная кора, например), являются социоэмоциональной основой для большинства наших решений. Что интересно, базируются они, в основном, на нелогичности, аффекте и удовлетворении. Информация о том, что именно нами движет в процессе принятия решений, позволяет неплохо заработать создателям биологически адаптированной рекламы. Возможно, в будущем ученые смогут получить доступ к нашим бессознательным желаниям и предпочтениям. Будет ли это с целью заработка? И да, и нет.

Исследования показали, что первоначальный выбор делается за счет слепой дегустации (бессознательно), а вот принимать взвешенные решения помогает брендинг и культурные предпочтения.  Выбор происходит осознанно, принимая во внимание собственные потребительские вкусы.

Нейромаркетинг кажется довольно противоречивым. Направлен он на обращение к определенным бессознательным механизмам, которые регулируют решения, повышающие покупки и прибыль.

Это может быть хорошо отработанной технологией маркетинга в качестве корпоративного инструмента. Гендерные различия в «организации мозга» хорошо известны как основные критерии принятия решений. Нейроэкономика знает толк в потребительском поведении, что уже проверено временем.

И тем не менее, несмотря на этические вопросы, исследование самых глубоких уровней сознания ради рекламной кампании проходит крайне успешно. Казалось бы, неправильная такая наука, но и здесь есть один больший плюс для психологии, определенно, есть что почерпнуть, для более углубленного изучения поведенческих основ человека.

По результатам одного исследования оказалось, что более эффективная работа получается, когда сотрудники фокусируются на творческом и эмоциональном мышлении. Чего не скажешь о фокусировке на логических доводах и различных исчислениях. Таким образом, еще раз подтверждается наше стремление избежать рациональности в принятии каких-либо решений.

Выявление различных биологических структур и процессов в нейроэкономических исследованиях помогает собрать больше информации о неврологической основе психических расстройств.

И пока можно с уверенностью сказать, что нейроэкономика не является лишней областью исследований. 

В рамках нашего портала мы очень часто пишем про нейроны, серое, белое и чёрное вещество, и совсем упустили из виду самый распространённый тип клеток нашего мозга – глиальные клетки. По такой спорной и неизвестной для большинства теме мы решили получить информацию, что называется, из первых рук. Представляем вам интервью с Сергеем Каспаровым, профессором молекулярной биологии Университета Бристоля и профессором - исследователем Института живых систем БФУ им. Канта, специализирующегося на исследованиях одной из популяций глиальных клеток – астроцитах.

-Существует распространённое заблуждение, что в мозге есть только нейроны. На самом деле бОльшую часть занимают вовсе не о ни, а так называемые глиальные клетки. Расскажите о них.

Все знают, что в мозге есть нейроны, которые являются своеобразными «вычислительными элементами». Это электровозбудимые клетки, которые генерируют потенциал действия, а различные взаимодействия между нейронами «помогают» нам принимать решения, контролируют рефлексы и ещё очень и очень многое. Но кроме нейронов в мозге есть еще одна большая группа других клеток, не генерирующих потенциал действия. Они по своему общему развитию и происхождению довольно близки к нейронам, но ими не являются. В своё время, когда гистология только начала формироваться, микроскопы были простые, и люди не могли увидеть эти клетки «отдельно» друг от друга, поэтому глиальные клетки представлялись чем-то вроде такого клея, склеивающего нейроны, откуда и пошло название «глия» от «glue», то есть клей. Но потом стало ясно, что это в общем-то отдельные клетки и там есть несколько популяций этих клеток и у них разные функции, свойства, формы. Одна из популяций, изучением которой занимается наша лаборатория, называется астроциты, также есть олигодендроциты, которые взаимодействуют с нейронами и очень важны для проведения потенциала действия, есть микроглия, которая является своеобразной иммунной системой, хотя по сути это не совсем иммунные клетки, но выполняют схожие функции, например, взаимодействуют с патогенами. Примерно это и есть глия – три основные популяции не нейрональных клеток, которые взаимодействуют с нейронами и обеспечивают работу мозга.

Если же говорить о том, чем занимаются астроциты, то это метаболическое обеспечение деятельности нейронов, транспорт разных молекул. Астроциты выполняют роль такого интерфейса между нейронами и капиллярами, по которым идет кровь. Кроме того, именно эти клетки регулируют внеклеточные концентрации ионов и различных нейромедиаторов. Существует масса других функций, хоть те же астроциты и не способны генерировать потенциал действия, они могут изменять активность нейрональной сети. За счет того, что, например, она становится более или менее возбудимой: концентрация трансмиттеров меняется. Эффект не мгновенный и не сфокусированный, поэтому астроциты могут регулировать активность синапсов только на уровне популяций нейронов. Но зато эффекты получаются в каком-то смысл более глобальные.

Например, мы с коллегами из Лондона показали, что астроциты в определённой части мозга участвуют в процессе регуляции дыхательного ритма. Они не сами конкретно задают этот ритм, но влияют на активность нейронов, которые находятся в определённых зонах. Именно при их содействии нейронные сети генерируют сигнал для дыхания.

 - Была информация, что глиальные клетки имеют способность сокращаться или же пульсировать. Так ли это?

Это история довольно запутанная. Дело в том, что объём любой клетки может увеличиваться, если в ней оказывается больше осмотически активных ионов, например, натрия. И так как вода «идёт» за натрием, получается будто отёк. Объём астроцитов может меняться и даже может это делать достаточно динамично, это вопрос может быть даже нескольких минут. Я не думаю, что этот процесс уникален для астроцитов, так как любая клетка будет делать то же самое.

Я знаю, наверно, откуда могло это пойти. Была статья, где писали, что во время бодрствования объём внеклеточного пространства уменьшается, а сами астроциты увеличиваются в размерах, а во время сна они как бы сжимаются, но, конечно, не так как мышцы, а за счет осмотического эффекта. Пространство между клетками увеличивается, что приводит к более «лёгкому» распространению макромолекул. По сути речь идёт о некоем дренаже. Коллеги ещё сделали вывод, что нарушение дренажа в мозге приводит к накоплению различных патогенных белков, что в свою очередь может вызывать болезнь Альцгеймера. Но есть ли действительно связь между сном и болезнью Альцгеймера - это ещё надо доказать.

-Сейчас именно с этой болезнью связывают очень многое. Как раз и к Вам такой вопрос, выявлена ли связь между нейродегенеративными заболеваниями и глиальными клетками?

Ну, вы знаете, на эту тему мы сейчас подготовили большой обзор. Там на эту тему страниц 20. На самом деле существует очень много механизмов. Глия, даже если говорить только об астроцитах, конечно, в нейродегенеративных процессах завязана очень плотно. Хотя и микроглия, и олигодендроциты в этом наверняка как-то замешаны.

- Какие планы у Вас на дальнейшие исследования?

Меня больше всего интересуют процессы сигнализации между астроцитами и нейронами или астроцитами и астроцитами.  Дело в том, что процесс вот этого «межклеточного диалога» очень неясен. Там в мозге есть много явно «недоисследованных» сигнальных механизмов. А интерес это представляет потому, что каждый сигнальный механизм потенциально является мишенью для препаратов. Меня интересуют различные «новые рецепторы». Мы знаем, что они там есть, но не знаем, что они делают.

Сейчас, например, мы работаем над рецептором, который сильно экспрессирован (распространён – прим. ред.) на астроцитах. И вот мы знаем, что они обладают способностью каким-то образом защищать астроциты от различных стрессовых факторов. Практически от любых стрессоров, гипоксии и проч. Этот рецептор мало изучен, мы пока мало понимаем, какая у него именно физиологическая и патогенная функция.

Мне хочется попытаться выйти на такое, что, хотя бы потенциально, имеет клиническое применение.

Одно из новых направлений: исследование глиомы (опухоли), которая тоже связана каким-то образом с астроцитами. Но пока что мы не сильно углубляемся в эту тему, только начинаем.

Безумное количество околонаучного контента в отечественном сегменте интернета посвящается болезни Альцгеймера. И это начинает раздражать. Едва ли не каждый день мы читаем об очередном чудо-гене, который, зараза, и является тем самым краеугольным камнем. И через пару недель об этом гене или белке уже никто не помнит. Наш портал заботится о том, чтобы читатели не делали поспешных выводов. Поэтому представляем вам небольшой обзор на такое популярное направление исследований, как болезнь Альцгеймера. Сегодня, это самый наглядный пример того, что нужно с осторожностью относится к большинству научных статей на эту тему, особенно при переводе и сокращению до размера новости.

И откровенно говоря это какое-то извращение… В ряде случаев, конечно, авторы оригинальных работ сами чётко не прослеживают причинно-следственную связь между поломкой какого-либо гена (или белка) и этиологией болезни. Вот представьте, автомобиль несётся на большой скорости по дороге. У него отваливается номерной знак (из хорошего металла), пробивает колесо, оно разрывается, а машина переворачивается. Позже, в результатах следствия красуется вывод о том, что причиной аварии стал самопроизвольный разрыв колеса, а причина на самом деле в низком качестве болтов, закреплявших номерной знак. Также и с со всей этой тучей белков, которым вменяют причинность болезни. Только колеса всего 4, а белков тысячи. И вот наш излишне ретивый исследователь, изучая биологический материал, полученный от больных Альцгеймером видит, что у, предположим, всех больных сломан какой-то белок, который у здоровых людей в целости и сохранности. Часто он спешит заключить, что этот белок "причастен к возникновению болезни", не учитывая массу факторов. Например, поломка белка может быть следствием болезни, а не причиной. Более дотошный исследователь поспешит в виварий, замастрячит мышек, у которых нарочно сломает этот белок и, если у них будут признаки Альцгеймера (конечно, в мышином варианте), помчится в «Nature» писать об открытии, достойном всех научных премий. Но умный ревьюер в престижном научном журнале ему напомнит, что никто не отменял термодинамику. И что сломанный белок может просто-напросто переводить систему (клетку, например) в другое равновесное состояние, при котором наиболее выгодным является реализация фенотипа Альцгеймера. Но это совершенно не означает, что такой сценарий может быть реализован естественным путём. 

Кроме поиска виновников болезни, исследователи активно пытаются найти способ, как можно скорее начать её профилактику. Работает всё: от утреннего бега вокруг дома, до средиземноморской диеты. СМИ пестрят советами молодым людям, как же спастись от деменции в старости. Становится больше похоже на поиск чёрной кошки в чёрной комнате, при том, что её там может и не быть.

А ранняя диагностика – это отдельная песня. Ведь прежде чем дойти до общедоступных поликлиник, любая методика должна пройти «производственный (в данном случае исследовательский) ад». И живьём оттуда выбираются очень «немногие».

Это все тонкости. Самый писк – это, конечно, наши популяризаторы, которые понятия не имеют, о чем пишут и каждый раз на пьедестал победителей в инициации Альцгеймера выдвигают все новые когорты белков, систем и явлений. За красивыми наукообразными текстами скрывается безграмотность, часто умышленное или неумышленное перевирание смысла, который аккуратно передавали авторы оригинальной работы. Конкретные факты приводить не будем, так как невозможно это сделать, не обидев коллег, старательно образовывающих электорат.

Но, если не лень, проведите фактчекинг, сравнив новость с оригиналом (научной публикацией). Обращайте внимание на то, что в оригинальных статьях авторы очень осторожны в суждениях, когда их ретрансляторы почти всегда смещают акценты. 
Все это вместе создаёт нездоровый ажиотаж, создающий у общественности мнение о скорой победе над многими болезнями (Альцгеймер как самый отполированный пример). А если этот обыватель - родственник больного или же сам больной?

В прошлый раз мы писали, чему же научились нейросети за 2016 год. А теперь пора посчитать, сколько же раз за прошедший год вера в уникальность человека пошатнулась, а может и совсем пропала.

Спойлер: как минимум 11 раз!

1. И для обезьян социальный статус важен. По крайней мере для их иммунитета. 

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=auFXgUGzmfU"][/video]

2. Собаки, как и люди, помнят свой личный опыт. 

3. Какаду и вороны оказались далеко не глупее шимпанзе.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=EEtNsSwFFMU"][/video]

4. Приматы, как и люди, способны понимать "ложные убеждения" других. 

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=1s0dO_h7q7Q"][/video]

5. Шмели не только учатся сами, но и обучают своих сородичей. 

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=4M4tTrERZXI"][/video]

6. Сладкое поднимает настроение не только девушкам, но и пчелам.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=-8Scl8mernk"][/video]

7. Рыбы тоже склонны к "человеческому" поведению в группе. Например, "жертвовать" своей индивидуальностью на благо коллектива. 

8. У утят "нашли" абстрактное мышление. 

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=5e1IMfSehV8"][/video]

9. Рыбы могут различать лица. Раньше, эту способность приписывали только млекопитающим. 

10. С помощью знаменитого "теста зеркала" (Mirror Test) в наличии личности заподозрили акул, муравьёв и скатов. 

11. И динозавры видели сны. 

Конечно, это лишь небольшая и наиболее интересная, по нашему мнению, часть, то что успели заметить мы, а какие человеческие способности животных знаете вы?

Под конец года принято подводить итоги. Наш портал тоже не отстаёт, но и результаты года у нас своеобразные. В этом материале мы вспомним, а чему же научились нейросети за 2016 год.  А научились они действительно очень многому!

1.      Может поставить диагноз «депрессия» по одному лишь юзерпику.

2.      Определять бедные регионы Африки по спутниковым снимкам.

3.      Превращать фото в картины известных мастеров.

4.      Раскрашивать черно-белые фото.

5.      Пугать кошек.

6.      Изучать атмосферы экзопланет.

7.      Рисовать картины в стиле Рембрандта.

8.     Читать воспоминания.

9.     Сочинять музыку.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=0iNhCGbgYUc"][/video]

10.   Создавать мультфильмы в стиле известных художников.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=vQk_Sfl7kSc"][/video]

11.   Улучшать и «додумывать» изображения.

12.   Создавать шифр и посылать друг другу сообщения на нём, а также подслушивать эти письма и расшифровывать их.

13.   Пугать людей ужасающими картинами.

14.   Распознавать речь на уровне человека или даже лучше!

15.   Выигрывать в го у чемпионов.

16.   Переводить на 60% качественнее, чем раньше.

17.   И даже защищать от начальника!

Конечно, это лишь небольшая и наиболее интересная, по нашему мнению, часть, что успели заметить мы, а какие умения нейросетей знаете вы?

А мы продолжаем наш цикл материалов "Как утроен мозг". Сегодня мы рассказываем о маленькой, но удаленькой части нашего мозга — гипоталамусе.

Если представить мешочек, а в нем несколько виноградин — это, пожалуй, будет самая точная иллюстрация строения гипоталамуса, только в сильно увеличенном размере. В реальности он всего лишь сравним с миндалём, или фалангой большого пальца. А виноградины — это более трёх десятков ядер внутри гипоталамуса. Общая функция у них одна — вырабатывают нейросекрет: вещество, ускоряющее или, наоборот, замедляющее выработку гормонов. Так же по функциям все ядра разделяются на три группы: переднюю, среднюю и заднюю. И, конечно же, стоит о них рассказать поподробнее.

К передней группе ядер относятся супрахиазматические ядра, преоптическое ядро, и крупнейшие супраоптические и паравентрикулярное ядра. Опять же, названия разные и страшные, но функции сходные. Эти ядра:

• являются центром парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Другими словами, регулируют множество жизненно-необходимых процессов организма: от работы слезных желез до сердечных сокращений;
• работают центром теплоотдачи;
• производят нейросекрет, стимулирующий выработку вазопрессина и окситоцина. Кстати, именно недостаток вазопрессина вызывает редкую и необычную болезнь — несахарный диабет. Он сопровождается такими симптомами как жажда и избыточное мочеиспускание. Статистика гласит, что несахарным диабетом болеет лишь 1 человек из 100 000.
• Преоптическое ядро регулирует активность половых желёз.
• Супрахиазматические (надперекрёстные) ядра контролируют циклическую активность организма. К ней относятся, например, суточные биоритмы.

Следующая по порядку, но не по значению средняя группа включает дорсомедиальное и вентромедиальные ядра, ядро серого бугра и ядро воронки. Их функции:

• центр голода и насыщения;
• центр полового поведения;
• центр агрессии;
• центр удовольствия, играющий важную роль в процессах формирования мотиваций и психоэмоциональных форм поведения;
• регулировка процессов роста, скорости физического развития и полового созревания, формирование вторичных половых признаков, функций половой системы, а также влияние  на обмен веществ.

Гипоталамус на продольном разрезе головы

Средняя группа ядер контролирует водный, жировой и углеводный обмен, влияет на уровень сахара в крови, ионный баланс организма, проницаемость сосудов и клеточных мембран.

Задняя часть гипоталамуса состоит из правого и левого сосцевидных тел, а также медиальное и латеральное ядра, заднее гипоталамическое ядро:

• стимуляция этого ядра приводит к реакциям симпатического типа: расширению зрачка, повышению частоты сокращений сердца и артериального давления, учащению дыхания и уменьшению тонических сокращений кишечника;
• тут находится центр теплопродукции (заднее гипоталамическое ядро). Травмирование заднего отдела гипоталамуса вызывает вялость, сонливость и снижение температуры тела;
• здесь расположены подкорковые центры обонятельного анализатора.

 Если объединить все выше сказанное, становится не удивительно, почему некоторые ученые прозвали гипоталамус «внутренним солнцем организма». Можно сказать, что большинство физиологических и жизненно необходимых процессов «крутится» именно вокруг него.

А в заключение — ещё немного интересных фактов. Если вы «сова» или «жаворонок» знайте, в этом «виноват» гипоталамус. И, кстати, за приятные и неприятные ощущения организма тоже отвечает он. Вот такой вот маленький диктатор!

Анастасия Шешукова

На научный огонёк в Калининград заглянул доктор физико-математических наук, профессор, зав. отделом нейроинформатики Центра оптико-нейронных технологий Виталий Львович Дунин-Барковский и наш портал решил непременно с ним пообщаться! Представляем вам выборку самого интересного из нашего разговора. Здесь вы узнаете о том, зачем нам искусственный интеллект, что такое "бугорковые аттракторы" и как же можно решить проблему сознания у ИИ?

Кроме того, профессор провел две лекции в БФУ им. И. Канта в Калининграде на темы искусственного интеллекта и глубокого обучения, которые вы увидите совсем скоро!

[video src="https://youtu.be/44q2oUBSnZc"][/video] 

В наших новостях мы только и делаем, что пишем о новых экспериментах и исследованиях. Но давайте оглянемся назад и посмотрим, какие были наиболее значимые и интересные эксперименты в прошлом! А в первом выпуске мы расскажем о суевериях, наличие которых до определённого момента приписывали только людям. Именно это устоявшееся мнение разрушил в 1940 году американский психолог Беррес Фредерик Скиннер, заявив, что даже голубей сможет сделать "суеверными".

Небольшой спойлер: ему это удалось!

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=D30eM5O9FVg"][/video]

Видеозапись эксперимента Скиннера

Восемь голубей стали участниками уникального эксперимента. За несколько дней до «испытаний» учёные не баловали их обильной пищей, и к времени исследования у птиц была сильная мотивация в получении еды. По одному каждого голубя сажали в коробку, прозванную «ящиком Скиннера», в которой каждые 15 секунд открывалась шторка небольшого отверстия, где находилось лакомство. Всё, что надо было делать голубям – ждать. Но к этому они были не готовы, птицы связали случайные свои действия с получением еды и без устали повторяли только его, считая, что так шторка откроется быстрее.

Голубь в "ящике Скиннера"

"Одна из птиц поворачивалась против часовой стрелки, делая два-три оборота перед появлением еды. Другая все время тыкалась клювом в верхний угол клетки. Третья выработала "ответ", двигая головой вверх-вниз между воображаемыми прутьями. Две птицы совершали определенные движения головой и телом... Птицы каким-то образом реагировали на появление пищи и, как следствие, стремились повторить свою реакцию", - рассказал учёный.

Скиннер проводит один из своих экспериментов

Кроме того, Скиннер привел ряд аналогий: "Хороший пример - попытка повысить удачу при игре в карты. Всего несколько случайных совпадений между ритуалом и желаемым результатом создают и поддерживают соответствующее поведение, несмотря на множество неудач. Другой пример - это игрок в боулинг, который, бросив мяч, продолжает вращать рукой, как будто этим он контролирует движение мяча".

Во второй части эксперимента, учёный решил увеличить интервалы "появления" пищи. Для всех его увеличили с 15 секунд до минуты. И каждый голубь отреагировал примерно одинаково. Например, тот, что качал головой, начал это делать ещё более усердно, но в конце концов суеверное поведение сошло на нет и исчезло. И так произошло со всеми "испытуемыми".

Это исследование доказало раз и навсегда, что суеверия редко имеют под собой реальную основу, а не надуманные причинно – следственные связи. То, что даёт многим животным больше шансов выжить, может послужить и против них.

А теперь задумайтесь, даже зная это, сможете ли вы прийти на важную встречу не в «счастливой одежде» или лишний раз не постучать три раза по дереву и сплюнуть через плечо?

Анастасия Шешукова

Рита Леви - Монтальчини интересная фигура мира науки. Её фразы расходятся на цитаты (хоть и не всегда достоверно), а её вклад в науку действительно огромен! Как дань уважения журнал Scientific American опубликовал небольшой комикс - историю жизни этой великой фигуре. Специально для читателей портала "Нейротехнологии.рф", мы представляем его перевод.

Автор: Двейн Гудвин

Переведено специально для портала "Нейротехнологии.рф"

 - Супик?

- Нет...

- Котлетку?

- Нет... -

Стынет Юлечкин обед.

С. Михалков

Не любите изюм? Или может быть оливки? А возможно, список ваших нелюбимых продуктов настолько велик, что проще сказать, что вы едите? А вот французские учёные (кто, как не они) решили разобраться, где в нашем мозге живёт «привереда». Исследование опубликовали в Frontiers in Human Neuroscience.

«Чёрный список» продуктов может пополнятся из-за неприятного для человека запаха, вкуса или же аллергией, которая скорее учит его не есть что-то, чтобы после не было неприятных ощущений разного рода. Как правило, прошлые исследования фокусировали своё внимание на внешних проявлениях отвращения, а «нейрооснову» этой реакции не затрагивали.

В эксперименте приняли участие 332 добровольца: мужчины и женщины в возрасте от 16 до 74 лет. Каждый участник проходил несложный тест: оценивал свою любовь к различным продуктам (овощи, фрукты, мясо, сыр и другие) и объяснял причину поставленной оценки (непереносимость, аллергия, диета).

Затем учёные выбрали 30 человек и разделили их на группы «по интересам»: кто любит, и кто не любит сыр. Голодных испытуемых заставляли вдыхать аромат одного из шести сортов сыра (сыр том, чеддер, пармезан, сыр с голубой плесенью и другие) или любого другого, «нейтрального» продукта (огурец, арахис, паштет), а в это время делали МРТ. Дальше – хуже: ещё и картинки с едой показывали.

Активность базальных ядер "сыроненавистников"

Выяснилось, что на запахи реакция у обеих групп почти не отличалась, а вот при виде еды базальные ядра (бледный шар, чёрная субстанция и вентральный паллидум) «сыроненавистников» били тревогу, то есть были более активны, чем у любителей этого кисломолочного продукта.

Примечательно, что базальные ядра относятся к системе вознаграждения, но, возможно, при отвращении могут задействоваться другие типы дофаминергических нейронов.

Щекотка – неотъемлемая часть нашей жизни, при этом до сих пор неизвестно, как она заставляет нас смеяться, но при этом мы не можем сами себя пощекотать (на заметку: «самощекотание» - симптом шизофрении). И вот среди многочисленных новостей про депрессию и стресс, появилось одно забавное исследование, в котором щекотали мышей, а те радовались и с «визгами» гонялись за рукой учёного. Конечно, главным результатом стало не это, а то что «центр щекотки» отвечает ещё и за смех, чего не наблюдали раньше. Такую весёлую работу опубликовали в журнале Science.

[video src="https://www.youtube.com/watch?v=KnHtxknPVvg"][/video]

«Щекотка также связана с нашей способностью смеяться, играть, и чувствовать себя хорошо. Нейробиологи настолько одержимы исследованиями депрессии и тревоги, что редко можно найти работы о положительных эмоциях», - отмечает Шимпеи Ишияма (Shimpei Ishiyama), нейробиолог из Университета Гумбольдта в Берлине.

Предыдущие исследования открыли множество областей мозга, которые управляли реакцией на щекотку. Считалось, что одна из них, а именно соматосенсорная кора головного мозга, отвечает за ощущение, но не за смех.

«Новая работа показывает, что смех может быть вызван раздражением в этом регионе, а не через эмоциональные центры, как считали раньше», - говорит Элиза Ваттендорф (Elise Wattendorf), нейробиолог из Университета Фрибурга в Германии, не принимавшая участие в исследовании.

"Несмотря на то, что это был очень смелая идея, эксперименты показывают - крысы наслаждаются щекоткой," считает Ишияма.

Другие исследования показывают, что с помощью ультразвуковых «скрипов» (аналог человеческого смеха) животные выражают удовольствие. Мало того, что крысы стремятся вернуть щекотку, в центре вознаграждения их мозга активно выделяется дофамин. Именно эти грызуны лучше всего показывают классическое выражение положительных эмоций, свойственных для многих видов, в том числе собак, лисиц, ягнят, морских свинок, и детей.

Ишияма является экспертом в щекотке. Молодых самцов, которые, как правило, наиболее игривые, учёный одну – две недели щекочет на спине и животе, чтобы «испытуемые» привыкли к таким ощущениям. Позже, крысы начинают играть с рукой, гоняться за ней, чтобы «получить дозу щекотки».

После обучения, в соматосенсорную кору мозга грызунов вживили электроды для записи нейронной активности. Клетки увеличивали активность не только, когда было щекотно, но и после того, как крыса, «хихикая», гонялась за рукой. Это опровергает традиционное представление о том, что соматосенсорная кора не отвечает за поведенческие реакции.

Еще более удивительным было то, что произошло дальше: когда исследователи применили небольшое количество электрического тока на те же клетки, крысы начали «смеяться» в той же игровой форме, как при щекотке или погоне за рукой.

Кроме того, исследователи доказали, что и реакция на щекотку зависит от настроения. Так они поместили ночных грызунов на платформу и направили яркий свет. Оказалось, что «центр щекотки» в некомфортных условиях активизировался гораздо слабее даже при электронной стимуляции.

Интересно, что, если и крысы, и люди с детства не приучены к щекотке, они не получают удовольствия от этого. А также, сам Ишияма не любит щекотки, хотя именно этому посвятил бОльшую часть жизни.

Сначала мы можем управлять и чувствовать «роборукой», а теперь и парализованных обезьян ставим «на ноги»! Как это возможно, рассказывает журнал Nature.

На этой неделе нейроучёный Грегори Кортин (Grégoire Courtine) вместе с коллегами представили первый беспроводной имплантат мозга, который записывает сигналы и передаёт их на парализованную ногу, что позволило обезьянам с травмой спинного мозга вновь ходить.

«Животные не только восстановили скоординированные движения, но и функцию переноса веса, что тоже имеет немаловажное значение при передвижении. Это великая работа», - считает Гаурав Шарма (Gaurav Sharma), невролог, который работал над восстановлением функционирования рук у парализованных пациентов.

Конечно, подобные достижения достигаются чаще всего не «озарением», а долгой и кропотливой работой. Десять лет опыты в основном проводили на крысах. Кроме того, авторы исследовали нижнюю часть спинного мозга, где проходят электрические сигналы от головного мозга к конечностям. Затем они воссоздали эти самые сигналы у обезьян с «разделённым» спинным мозгом.

Микроэлектроды, имплантированные в мозг парализованных обезьян, могут расшифровывать сигналы, которые связаны с движением ног. Расшифровка передается к нижней части позвоночника, что привело в движение мышцы животных.

«Вся команда кричала, когда мы увидели результат», делится Кортин, который видел много подобных, но неудачных экспериментов.

Тем не менее, повторить то же самое с людьми пока невозможно, так как декодирование мозга человека гораздо сложнее.  

Сегодня вторник, а это значит, что мы продолжаем наш цикл материалов об устройстве такого неизученного и неповторимого человеческого мозга. И в нынешней статье речь пойдет об одной из самых загадочных его областей — гиппокампе.

Название с древнегреческого переводится, как «морской конёк» (ἱππόκαμπος), поскольку считается, что гиппокамп на него похож. Так что этот загадочный отдел мозга в родстве и с ипподромом, и с гиппопотамом. Конечно же, в этимологическом родстве.

На самом деле, это скорее две параллельно расположенные дуги, охватывающие поясом  ствол головного мозга. Собственно, гиппокамп — это часть лимбической системы, расположенной на лимбе (крае) верхней части ствола мозга.

Эти дуги связаны комиссуральными нервными волокнами (так называют нервные волокна соединяющие структуры правого и левого полушарий). Гиппокамп — одна из старейших систем мозга с точки зрения эволюции, но именно он остается одной из самых неизученных областей. Его по-прежнему окутывают тайны и гипотезы, и исследователи до сих пор во многом могут только предполагать, как работает гиппокамп.

Некоторые исследования показывали, что он отвечает за кратковременную память (подобно ОЗУ компьютера), и при удалении обеих частей гиппокампа у человека остается «неповрежденной» долговременная память, но он не способен запоминать новую информацию. Отсюда исследователи предположили, что «морской конек» так же участвует в «кодировании» краткосрочной памяти в долгосрочную во время сна. Опять же, пока не до конца понятно, как происходит это кодирование, и по какому принципу отбирается информация «достойная» долговременного хранения. Интересно также и то, что при удалении одной из частей гиппокампа способность к запоминанию не нарушается.

Существует гипотеза, что гиппокамп является «архиватором» воспоминаний, и работает примерно так же как мы на компьютере раскладываем файлы по папкам, называем их и запоминаем, как до них можно быстрее всего добраться. Поэтому зачастую, чтобы вспомнить какой-либо день, мы ориентируемся по деталям, которые замечали, так соединяются две функции гиппокампа: формирование воспоминаний и пространственно-временная ориентация. Впрочем, постепенно появляются работы, которые проливают свет на то, как работает гиппокамп во время запоминания нового. Более того, есть исследования, которые показывают, куда деваются из гиппокампа воспоминания при болезни Альцгеймера и как их можно вернуть.

Именно в этой области мозга находятся так называемые пространственные клетки (place cells) или клетки-решётки (grid cells). Часть из них возбуждается при определении человеком своего положения в пространстве, другие чувствительны к направлению движения и положению головы. За это открытие британо-американец Джон О’Киф и его бывшие аспиранты из Норвегии, Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры получили в 2014 году Нобелевскую премию по физиологии или медицине.

Джон О'Киф

Также гиппокамп помогает не сбиться с пути, и даже «вычислить» короткий путь. Любопытно, что исследование, проведенное в Лондоне в 2003 году, показало, что гиппокамп лондонских таксистов больше, чем у обычного человека, но до сих пор непонятно: крупный гиппокамп помогает стать таксистом или он развивается при постоянном поиске пути (про эту работу можно услышать в лекции Марии Фаликман на нашем портале). Это заставляет задуматься: стоит ли так часто пользоваться навигаторами, и не деградирует ли наш гиппокамп при этом?

Кроме того, стимуляция различных областей гиппокампа может привести к практически любой поведенческой реакции: удовольствию, ярости, пассивности, половому возбуждению. Больные при гиппокампальных приступах страдают от психомоторных эффектов, включая обонятельные, зрительные, слуховые, тактильные и прочие галлюцинации, которые невозможно подавить.

А повреждение гиппокампа ведет к сни­жению эмоциональности, инициативности, замедлению скорости ос­новных нервных процессов, повышаются пороги вызова эмоциональ­ных реакций.

Возможно, такой «букет» функций гиппокамп приобрел на ранних стадиях развития, когда ему приходилось отвечать за множество необходимых для выживания реакций.

Анастасия Шешукова