Вот самое сложное и подробное изображение мозга в мире
Первоначально опубликовано в PhillyVoice 14 ИЮНЯ 2016 ГОДА ОТ МЭРИ КИМ.
исходная ссылка: https://www.phillyvoice.com/heres-most-complex-detailed-depiction-brain-world/
SCIENCEArt
CREDIT/WILL DRINKER
«Self Reflection», местный художник Грег Данн в сотрудничестве с физиком из Пенсильванского университета Брайаном Эдвардсом, вероятно, является самым сложным и подробным художественным изображением мозга в мире. Его высота 8 футов, а ширина 12 футов. Эта сцена изображает пластину зрительной коры.
Новейшее художественное дополнение к Институту Франклина сначала выглядит как гигантское изображение мозга, выгравированное на мерцающей золотой панели — простое, но красивое, с волнистым силуэтом органа, мгновенно узнаваемым издалека.
Но по мере того, как вы приближаетесь к произведению искусства, изощренная замысловатость произведения раскрывается с захватывающей дух манерой. Плотные паутины нейронов сбиваются вместе, образуя серое вещество мозга, а пучки аксонов разветвляются наружу во всех направлениях, иллюстрируя сложную систему соединений белого вещества. Они связываются вместе у основания мозга в виде сотен нитей, которые в совокупности представляют собой ствол мозга.
Произведение, созданное местным художником Грегом Данном в сотрудничестве с физиком из Пенсильванского университета Брайаном Эдвардсом, вероятно, является самым сложным и подробным художественным изображением мозга в мире. Мало того, что он изображает полмиллиона отдельных нейронов, составляющих очень точный срез человеческого мозга, произведение искусства также имеет динамический компонент, имитирующий мерцание мозговой активности.
- Истории по теме
- Музей Муттера представляет «умопомрачительные» изображения мозга художника
- Сканирование мозга показало, что белок является маркером снижения болезни Альцгеймера
«Мы хотели подарить миру произведение искусства, детально проработанное и созданное, чтобы воздать должное самому феноменальному объекту во Вселенной, которым мы все обладаем», — сказал Данн. «Схемы мозга будут анимироваться с помощью отраженного света, чтобы показать, что происходит в мозгу зрителя, когда он смотрит на произведение — поэтому произведение называется «Самоотражение». 8 футов в высоту и 12 футов в ширину, что делает его самым большим и сложным произведением, над которым работала пара. Институт Франклина отпразднует пополнение своей крупнейшей постоянной экспозиции музея по неврологии «Ваш мозг» публичным открытием и вводной лекцией Данна в субботу, 25 июня, в 15:00.
«На нашей выставке мы выбрасываем цифры, как будто в мозгу 86 миллиардов нейронов, но это трудно уложить в голове», — сказал Джаятри Дас, главный биолог из Института Франклина и ведущий разработчик «Вашего мозга». «Работа Грега поможет людям понять, как выглядит эта сложность, где вы можете визуализировать нейроны и сигналы. Это продемонстрирует силу мозга таким образом, который действительно дополнит то, что может сделать наша выставка».
КРЕДИТ/ГРЕГ ДАНН И БРАЙАН ЭДВАРДС
Это изображение данных, изображающее кортикотальмический лист, было использовано для создания окончательного микротравления.
ИНЖЕНЕРНЫЙ ПРОЕКТ КАК ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ
Для создания художественного произведения Данн и Эдвардс использовали изобретенную ими технику, называемую отражающим микротравлением, в которой используются листы золота, выгравированные в микроскопическом масштабе, что позволяет рассматривать плоские поверхности как трехмерные анимированные изображения. Крошечные выступы, нанесенные с помощью фотолитографии — того же метода, который используется для печати печатных плат для микроэлектроники, используемой в таких устройствах, как мобильные телефоны и компьютеры, — точно контролируют, как золото в разных областях детали отражает свет для глаза зрителя.
Несмотря на то, что он классифицируется как произведение искусства, при создании Self Reflected было использовано огромное количество научных и инженерных разработок, состоящих из 25 микротравленых панелей, тщательно собранных в единое целое. Раньше Данн и Эдвардс работали только над микрогравюрами на одной панели, и масштаб создания чего-то настолько большего, что также приходилось создавать мозаику, создавал бесчисленные непредвиденные проблемы во время производства.
Нейроны были нарисованы по отдельности с использованием метода выдувания чернил для создания случайных раскидистых ветвей, характерных для клеток.
«Физика, стоящая за микротравлением такой большой работы, поставила нас между молотом и наковальней больше, чем когда-либо», — сказал Данн. «На данный момент это инженерный проект — никакого искусства, только контроль качества и анализ — это все еще круто, потому что мы ученые, и нам нравится заниматься этим».
Например, на собственном горьком опыте выяснили, что условия фотолитографии должны быть одинаковыми при изготовлении всех панелей. Если бы, скажем, одна пластинка вышла с более темным покрытием, чем соседняя, глаз бы сразу заметил разницу в контрасте. В какой-то момент все 25 пластин пришлось полностью переделывать, поскольку топография их гравюр выглядела визуально неправильно.
Несмотря на сбои, весь проект от замысла до завершения занял всего два года и финансировался Национальным научным фондом. Согласно первоначальному предложению, Self Reflected останется установленным в музее не менее 15 лет.
«Настоящая основа статьи — изменить то, как средний человек думает о мозге, и именно поэтому мы действительно изобрели эту технику и представляем информацию таким образом», — сказал Данн. «Люди знают, как выглядит нейрон и как выглядит мозг в форме грецкого ореха на макроскопическом уровне, но наша работа объединяет два взгляда».
Self Reflected изображает срез человеческого мозга в профиль — известный как сагиттальный вид в анатомических терминах — на основе реальных магнитно-резонансных изображений. Художники использовали структурные изображения складок органа, типов тканей и общей формы, а также изображения спектра диффузии, которые отображают тракты белого вещества, соединяющие различные области мозга. Нейроны рисовали индивидуально, используя метод выдувания чернил, чтобы создать случайные, расползающиеся ветви, характерные для клеток. Данн и Эдвардс отсканировали контуры нейронов в компьютер, чтобы создать серое вещество, и вручную нарисовали волокна для белого вещества. Наконец, они используют фотолитографию для создания микрогравюр и покрывают каждую панель сусальным золотом.
Данн, получивший докторскую степень. в неврологии из Университета Пенсильвании, все еще относительно новичок в мире искусства и работает профессиональным художником всего пять лет. Первоначально он был вдохновлен хаотичной, естественной красотой нейронов, наблюдаемой в микроскоп во время учебы в аспирантуре, а также восточноазиатскими свитками и трафаретными рисунками тушью. Его уникальное сочетание строгой науки и вызывающего эмоции искусства быстро привлекло внимание, особенно со стороны исследователей и учреждений.
«Я бы сказал, что нейробиология и мозг на самом деле являются неизведанным рубежом 21-го века и важны не только для понимания того, как мы функционируем как человеческие существа, но и для того, чтобы мы могли больше узнать о том, как работают расстройства мозга», — сказал Дас. «Эта выставка — возможность для публики изучить это понимание для себя».
Поделиться этой публикацией
Расшифровка «самого сложного объекта во Вселенной»: NPR
IRA FLATOW, ХОЗЯИН:
Сегодня НАУЧНАЯ ПЯТНИЦА. Я Айра Флатов. В вашем мозгу около 100 миллиардов нейронов, и один из моих следующих гостей сравнит эту сложность с тропическим лесом Амазонки. На самом деле, он там говорит о том, что деревьев на Амазонке столько же, сколько нейронов в вашем мозгу. Подумайте на секунду о том, как выглядит Амазонка.
И корни, и ветви, и листья, и виноградные лозы, все это можно сравнить с запутанной сетью, сформированной между клетками вашего мозга, потому что многие из ваших нейронов на самом деле связаны с десятками тысяч других нейронов. Эта невероятно сложная сеть упакована в мягкий трехфунтовый орган внутри вашей головы, что делает его, как говорит мой следующий гость, самым сложным объектом в известной вселенной.
Возможно ли, что мы разгадаем секреты того, что у нас в головах? Я имею в виду, если мы внутри этого черного ящика, можем ли мы понять весь черный ящик? Например, вы видите лес за деревьями? Сознание находится за пределами нашего понимания?
Мои следующие гости оба расшифровывают внутреннюю работу мозга, наблюдая, как мы учимся и как мы говорим, подслушивая, как отдельные нейроны, нейроны, клетки разговаривают друг с другом. Кристоф Кох — главный научный сотрудник Алленовского института исследований мозга в Сиэтле. Он также является автором книги «Сознание: исповеди романтического редукциониста». Звучит очень романтично. Добро пожаловать в НАУЧНУЮ ПЯТНИЦУ, доктор Кох.
КРИСТОФ КОХ: Доброе утро, Айра.
ФЛАТОВ: Доброе утро. Патрисия Куль — директор Научно-образовательного центра NSF. Она также является профессором и содиректором Института обучения и наук о мозге Вашингтонского университета в Сиэтле. Добро пожаловать в НАУЧНУЮ ПЯТНИЦУ.
ПАТРИСИЯ КУЛ: Спасибо.
FLATOW: Возможно ли? Позвольте мне начать с вас, доктор Кох. Как вы думаете, можно ли понять сознание? Я имею в виду, как мы можем попасть внутрь этого черного ящика? Если мы в черном ящике, можем ли мы увидеть, из чего он сделан?
КОХ: Итак, в течение последних 3000 лет, когда мы пытались понять проблему разума и тела, главным образом с помощью философии, главным образом путем разговоров об этом, мы не очень преуспели. Философы очень хорошо умеют задавать вопросы, но исторически они довольно плохо давали на них какие-либо решительные ответы.
(СМЕХ)
КОХ: Но, к счастью, уже 150 лет у нас есть клиническая наука, у нас есть неврология, и мы можем изучать, что происходит, если у вас есть дыра в голове, и если у вас есть — в зависимости от того, где повреждение, у вас может быть специфическая потеря сознания. Итак, мы знаем, в отличие от греков, что теперь мы знаем, что сознание поднимается из мозга, и мы знаем, что если вам не хватает определенных частей мозга, вам будет не хватать конкретного содержания сознания.
И за последние 50 лет, особенно у животных, но также и у людей, мы смогли увидеть вещество, из которого сделан мозг, те многочисленные запутанные нейроны, о которых только что упомянула Айра. Их огромное количество, и так же, как в тропическом лесу, их огромное разнообразие, и это та сложность, с которой мы сталкиваемся, как и в астрофизике за последние 100 лет, каждое новое — каждое новое поколение астрономов и астрофизиков. обнаруживает, что Вселенная еще больше — еще больше, чем мы думали раньше.
Сейчас говорят о мультивселенных. Каждый раз, когда мы ищем все более и более совершенные инструменты, все более совершенные микроскопы и другие инструменты, мы видим все большую и большую сложность. Итак, теперь мы понимаем, что существует не просто два типа нервных клеток, но существует, вероятно, 1000 различных типов нервных клеток, точно так же, как в тропическом лесу есть 1000 различных видов деревьев.
Итак, задача состоит в том, чтобы попытаться разгадать его(тел.) . А у нас — атомы сознания на самом деле, это нервные клетки. И поэтому для нас действительно важно, если мы хотим понять проблему разум-тело, в здоровье и в болезнях, при шизофрении и других патологиях сознания, нам действительно нужно понять это на этом нейронном уровне.
FLATOW: И вы действительно можете проникнуть на нейрональный уровень и понять это? Полезно ли изучать отдельные нейроны? Может ли это рассказать нам больше о сознании?
КОХ: Это важно. Единственный способ, которым мы собираемся узнать, полностью раскрыть основы сознания, как — мозг — это физическая система, такая же, как и любая другая физическая система во Вселенной. Но он излучает эту волшебную вещь, эти чувства. Каждое утро я просыпаюсь, открываю глаза, испытываю боль и удовольствие. Я помню, кто я. Как это вытекает из физики мозга?
И единственный способ, которым мы можем это изучить, — это посмотреть на то, что вычисляет то, что источает разум. А то, что излучает разум, — это мозг. Это не просто какая-то липкая, воздушная субстанция, похожая на тофу, или пережаренная цветная капуста. На самом деле он состоит примерно из 100 миллиардов нервных клеток, и они взаимодействуют очень сложным образом.
И мы знаем, что от некоторых психических заболеваний, вы знаете, я упомянул шизофрению, есть еще болезни Альцгеймера и Паркинсона, все это связано с различными, различными сложными нарушениями связи. И поэтому, чтобы в конечном счете помочь людям, нам нужно понять проводку и неправильную проводку, и это можно сделать в первую очередь на уровне отдельных нервных клеток.
FLATOW: Доктор Куль, давайте поговорим о том, какая часть вашего мозга, какая часть того, кем вы являетесь сейчас, ваше сознание, с которым вы родились и сколько вы накопили за эти годы, я имею в виду вопрос о природе-воспитании, Правильно?
КУХЛ: Верно, поэтому мы заинтересованы в подходе к изучению сознания и всех волшебных вещей, которые люди могут делать, изучая ребенка, начиная с детского мозга и мозга маленьких детей и наблюдая за происходящим взрывом обучения. рано.
Инструменты современной нейробиологии теперь позволяют нам смотреть и видеть активность. Мы можем делать снимки мозга и видеть отдельные области, их 433, а белое и серое вещество — это их форма. Вы можете посмотреть на дорожки волокон, которые соединяют области. Посмотреть на активность можно с помощью магнитоэнцефалографии. Это происходит онлайн, когда ребенок слышит слово, видит свою мать или чувствует запах чего-то, что он узнает как молоко.
FLATOW: Верно. Ваш мозг состоит из всех этих нейронов, и все же у нас есть вся эта ДНК, с которой мы родились. Я полагаю, что где-то на пути ДНК запускается процесс созревания или создания чего-то, что помогает вашему мозгу созревать и развиваться.
КУЛ: Точно, именно.
FLATOW: Это где часть природы входит в это?
КУХЛ: Думайте о ребенке, как о растущем в экосистеме, а часть экосистемы — это то, что ребенок привносит в нее. Есть мозг, и в этом мозгу есть окна возможностей, которые открываются экспрессирующимися генами. А также эти окна возможностей сужаются. Итак, у вас есть ребенок, идущий по этому пути развития с набором биологических маркеров, которые срабатывают в определенное время.
Экосистема — это остальные из нас, социальная среда. Именно люди, вещи, школы, независимо от того, растет ли ребенок в бедности, предоставят или не предоставят то, что должно получить это критическое окно возможностей.
Итак, ребенок не полностью готов к работе. Ребенок ждет, пока мы все предоставим необходимые вещи.
FLATOW: Ну, вы упомянули критическое окно возможностей, и мы все знаем, как дети изучают такие вещи, как губки, верно? Они высасывают их гораздо быстрее, чем мы. Можем ли мы узнать, как это работает, и распространить это на более позднюю жизнь?
КУХЛ: Ну, мы много чего делаем, чтобы понять это. Итак, когда окна открываются для обучения и закрываются для обучения, существуют триггеры. Мы пытаемся понять, что такое триггеры. Мы пытаемся понять, можете ли вы переместить их, чтобы они открывались позже или закрывались позже. И часть магии, которую дети используют в работе, связана с тем, как они взаимодействуют с социальным миром.
Итак, в изучении языка, в котором, как мы знаем, мы гениальны в возрасте от нуля до семи лет, но не так хорошо каждые два года после семилетнего возраста, вы теряете способность выучить новый язык. . После полового созревания это действительно становится трудным.
Итак, мы смотрим на то, что делает мозг ребенка в возрасте двух или трех лет, чего мы с вами больше не можем делать. А что делает детский мозг, так это вычисляет, собирает статистику, когда они слушают, как мы разговариваем и взаимодействуем с окружающей средой, а также реагируют на нас социально.
Социальный мозг в значительной степени контролирует, как младенцы реагируют на статистику своего мира.
FLATOW: Может быть, это также то, чего не делает детский мозг, то есть наши налоги, наша школа, балансировка нашего бюджета и тому подобное — шум?
(СМЕХ)
КУЛ: Верно. Что ж, другая часть детского мозга — это умение смотреть. Теперь с помощью диффузионно-тензорной визуализации мы можем посмотреть на супермагистрали в мозгу. Вы можете увидеть, как языковые области и области исполнительного контроля связаны с системой вознаграждения. Вы знаете, этот выброс дофамина, который, я надеюсь, вы все получаете сейчас, когда слушаете меня, и вы представляете своего маленького ребенка и вашего маленького внука, этот выброс дофамина в системе вознаграждения имеет прямое отношение к как получается, что мы учимся в разном возрасте.
Таким образом, понимание того, что движет человеческим обучением в разном возрасте, и оно отличается на протяжении вашей — на протяжении всей жизни, поможет нам, поможет всем детям, потому что эти критические первые пять лет, когда типичные дети двигаются вперед, а дети с отклонениями в развитии — нет.
ФЛАТОУ: Доктор Кох, у нас есть определение, все ли согласны с определением того, что такое сознание?
КОХ: Нет, никто не согласен.
(СМЕХ)
КОХ: Универсального соглашения не существует. Но есть распространенное — вроде как относится к ощущению, похоже на что-то. Такое ощущение, что есть боль. Такое ощущение, что у тебя взяли интервью. Это как-то похоже на то, чтобы быть мужчиной. Или они все разные…
FLATOW: Как насчет собаки? Я имею в виду, у собаки должно быть что-то похожее на что-то, верно?
КОХ: Нет никаких сомнений в том, что собаки, фактически все млекопитающие, имеют сознательные состояния, верно? Несомненно, ваша собака может чувствовать себя счастливой, а может грустить. Вы знаете, у людей, у детей, у пациентов. То, что мы не знаем, как далеко это выходит за пределы млекопитающих. Возможно ли, что — уверены некоторые люди, — я считаю, что большинство, если не все, многоклеточные существа чувствуют что-то такое — даже пчелу.
Пчела — очень сложная система. Мозг пчелы в 10 раз мощнее, чем у нас. Конечно, у него намного меньше нейронов, примерно миллион нейронов, но он вполне может ощущаться как пчела. Итак, вопрос: как это чувство, как это субъективное чувство приходит в мир? Это всегда было загадкой. Это всегда было главной загадкой сознания.
FLATOW: Эрик Кандел всю свою жизнь изучал клетки морского слизняка и в конце концов получил за это Нобелевскую премию. Можете ли вы вывести это на более высокий уровень? Потому что он исследовал отдельную клетку почти так же, как вы говорите об исследовании отдельных клеток в мозгу. Это — можете ли вы получить — можете ли вы узнать столько же, сколько он мог бы получить от — или узнать больше о том, как устроено сознание из этих отдельных клеток?
КОХ: Да. Итак, в конечном счете, то, что мы делаем — и президент Обама выдвигает новую инициативу, чтобы попытаться ускорить это — это запись, прослушивание. Таким образом, вы можете вставить кусок проволоки в мозг человека во время нейрохирургии, или вы может делать это в мозгу животных, и вы можете слушать, как нейроны общаются друг с другом. У них есть такой хэш…
(ЗВУКОВОЙ ФАЙЛ)
КОХ: Это очень хорошо работает, если вы немец.
(СМЕХ)
КОХ: Я имею в виду, что мозг сам по себе ни на что не похож (неразборчиво).
FLATOW: На самом деле у нас есть звук мозга. Мы будем играть — у нас есть — дай нам минутку. На самом деле у нас есть — я думаю, это какой-то звук, который вы…
КОХ: Да.
FLATOW: …дал нам. Давайте послушаем это сейчас.
(ЗВУК ТРЕКЛА)
FLATOW: Расскажите нам, что мы слушаем.
КОХ: Итак, здесь мы слушаем звуковую дорожку, которая создается путем помещения куска проволоки, в данном случае, в человеческий мозг во время нейрохирургии и усиления электрического сигнала. И каждый из этих маленьких щелчков на самом деле представляет собой небольшой импульс, который посылает один нейрон примерно — мы не знаем — где-то между 5 000 и 10 000 других нейронов. Итак, вы должны представить, когда мы говорим прямо сейчас, вы знаете, что в этом коде также есть буквально миллиарды нейронов, которые болтают, и они посылают их и получают. И как-то из этой какофонии возникает, знаете, из этого устойчивого восприятия возникает то, что я могу — у меня есть голос в голове, и он звучит как ты. И так…
(СМЕХ)
FLATOW: Извините за это.
(СМЕХ)
ФЛАТОУ: Ага. И вы думаете, что на самом деле можете чему-то научиться — неужели — просто — не слишком ли это упрощенно — узнавать макроразмеры чего-то по отдельным импульсам в мозгу?
КОХ: Ну, по большому счету, наука была…
ФЛАТОВ: Слишком редукционистский здесь, я думаю, это то, что я спрашиваю.
КОХ: Но наука за последние 200 лет очень успешно взяла именно это…
ФЛАТОВ: Ага.
КОХ: …еще более редукционистская точка зрения. Но хороший вопрос, который вы задаете, заключается в том, что, возможно, сознание требует большего, чем просто редукционистский подход. Итак, есть несколько теорий, пытающихся решить эту проблему, которые, по сути, утверждают, что та часть мозга, которая не редуцируется, в каком-то смысле и есть то, что порождает сознание. Так что мы не знаем. Но он был настолько успешным, что, конечно же, мы должны это сделать. Тем временем мы открываем множество других интересных фактов о мозге, но на самом деле нет хорошей альтернативы тому, чтобы делать это таким образом.
FLATOW: Доктор Куль, вы — одна из областей, над которой вы много работаете, — это язык. Расскажите нам, что вы пытаетесь узнать о языке.
КУХЛ: Язык — одна из важнейших человеческих способностей, и мы пытаемся понять, как они объединяются в человеческом мозгу. Как говорит Кристоф, мы… мы знаем, что активность происходит на уровне нейронов, но когда миллионы нейронов координируются, чтобы сделать что-то вроде прослушивания слова и распознавания его, чтобы иметь идею в голове, требуется это… что вы подсчитаете всю статистику и создадите идею. Мы пытаемся понять, как это происходит в детском мозгу, и как купание в одном языке, а не в другом, или купание в двух одновременно — как у двуязычных детей — как это меняет весь мозг? И, на самом деле, это так.
Мы видим, что области мозга отличаются. Связь разная. Супермагистрали устроены по-разному в двуязычных и одноязычных мозгах. И действительно, двуязычный мозг более креативен. Они больше — они не умнее. Это не ваш общий IQ. Но это ваша способность быть гибким мыслителем. При решении проблемы, если вы говорите на двух языках — ребенок вы или взрослый — вы будете лучше решать новую проблему.
Итак, у нас есть все эти новые методы визуализации, когда мы не рассматриваем отдельные нейроны, а когда тысячи нейронов активируются согласованно и изменяют ток, у нас есть дети и взрослые, сидящие в чем-то, что выглядит как фен с Марса, но это совершенно безопасно и безопасно. совершенно неинвазивный и абсолютно бесшумный. Таким образом, мы можем играть во что-то для себя, показывать им картинки, показывать им фильмы и наблюдать за их мозгом, когда они обрабатывают настоящие слова, и связывать это с их структурами.
У нас есть что-то вроде МРТ и DTI, у вас есть статическая фотография мозга этого отдельного ребенка, связей в этом мозгу и того, как эта активность запускается в различных областях. Так что это совершенно новое и очень, очень захватывающее.
FLATOW: Вы слушаете SCIENCE FRIDAY от NPR. Я разговариваю с Кристофером Кохом и Патрисией Куль. Мы говорим о мозге, слушая и учась у мозга. Есть ли инструмент? Я задам вам тот же вопрос, что и Кристоферу, — Кристофу. Если бы я мог дать вам карт-бланш, и вы могли бы изобрести машину для изучения мозга, что бы это было, и что бы вы хотели увидеть?
КУХЛ: Ну, мы хотим увидеть следующее поколение чего-то вроде магнитоэнцефалографии. Я имею в виду, что он улавливает поток тока и способен видеть с точностью до миллиметра, но мы хотим получить еще меньшую точность — с точностью до миллисекунды, где активность находится в мозгу, какова корковая динамика, которая происходит в детстве. учиться. И как структура, которая была построена вчера, работает сегодня, когда ребенок смотрит вперед в своем мире? Поэтому нам нужны более совершенные и эффективные машины.
Нам нужны вещи, которые позволят нам с абсолютной ясностью увидеть, чем один мозг отличается от другого. И почему это важно? Ну, мы только что показали в исследовании, опубликованном 29 мая, что если вы проведете простое измерение мозга ребенка с аутизмом в возрасте двух лет, вы сможете лучше, чем любой другой метод, предсказать, как будут выглядеть результаты этого ребенка. в возрасте четырех и шести лет не только в языке. Это языковой тест в возрасте двух лет, как мозг реагирует на известные слова, но как этот ребенок ведет себя на языковой арене, в познании и адаптивном поведении, и со временем это становится сильнее.
Таким образом, эти измерения мозга не только откроют чудеса человеческого мозга для всех нас старшего возраста — старшего возраста, но и для детей с ограниченными возможностями. мозг — во-первых, этот ребенок в группе риска, но, во-вторых, где в мозгу, какие структуры, какие сверхмагистрали отсутствуют? Что мы можем сделать, чтобы разработать более эффективные меры, которые не упускают возможности? Мы должны приступить к этому очень рано, когда мозг пластичен, и изменить ход жизни этого ребенка и жизни его семьи.
FLATOW: М-м-м. Позвольте мне получить быстрый вопрос от аудитории. У нас около минуты. Да сэр.
ДЖОРДАН БРАУН: ОК. Меня зовут Джордан Браун. И мне интересно, вы говорили об обработке информации извне, например, о языке и других вещах, но куда это идет? Что представляет собой физическая вещь, из которой состоит мысль? И сможете ли вы найти это, просто отслеживая электрические сигналы от внешних входов?
FLATOW: Хороший вопрос.
КУХЛ: Хороший вопрос.
(СМЕХ)
КУЛ: Вам нужна работа?
FLATOW: А я иду, — спросил он, — да, записал его, как мы говаривали в бейсболе. Я придержу это до перерыва, потому что через 30 секунд у нас перерыв. И у нас будет — ну, это содержательный вопрос, на который нужно ответить за 30 секунд.
(СМЕХ)
FLATOW: И, да, мы думаем, что он хочет работу. Мы еще вернемся и поговорим с Кристофом Кохом, главным научным сотрудником Алленовского института исследований мозга здесь, в Сиэтле, и Патрисией Кул, директором Научно-образовательного центра NSF, а также профессором и содиректором Института обучения. и наук о мозге в Вашингтонском университете здесь, в Сиэтле. Мы возьмем, вернемся после этого перерыва и подойдем к микрофону с вашими вопросами. Это хорошее время для них. Мы вернемся сразу после этого перерыва. Оставайтесь с нами.
(ЗВУК МУЗЫКИ)
ФЛАТОУ: Я Айра Флатов. Это НАУЧНАЯ ПЯТНИЦА, от NPR.
(ЗВУК МУЗЫКИ)
FLATOW: Это НАУЧНАЯ ПЯТНИЦА. Я Айра Флатов.
В этот час мы говорим о мозге, о том, как сложный клубок нейронов может породить сознание. Разговаривая с моими гостями, Кристоф Кох, главный научный сотрудник Алленовского института исследований мозга здесь, в Сиэтле, Патриция Куль, директор Научного центра обучения NSF, а также профессор и содиректор Института обучения и исследований мозга в Вашингтонский университет здесь, в Сиэтле.
Перед перерывом один молодой член нашей аудитории задал очень хороший вопрос, желая знать: хорошо, а что же происходит со всем тем, что поступает в ваш мозг, со всей информацией и прочим? Что с этим происходит? Кристоф, ты хочешь заняться этим? Ага?
КОХ: Джордан, так что я думаю, что это очень хороший вопрос. Так что мозг в некотором смысле подобен компьютеру. В обоих случаях у вас есть информация, поступающая в одном случае через транзисторы, в другом случае через нервные клетки в наших глазах. Например, если я смотрю на тебя. И затем, как вы сказали, мы должны отслеживать — точно так же, как в компьютере, мы можем отслеживать электрическую активность в различных транзисторах, мы можем делать то же самое в мозгу. Мы можем отслеживать электрическую активность либо с помощью методов, на которые намекала Патрисия Куль извне, используя ЭГ или ЭМГ, либо мы можем поместить в нее микроэлектроды или другие инструменты, и мы можем увидеть, как электрическая активность проходит через мозг и активирует языковой области или активирует часть мозга, отвечающую за зрение, или другую часть мозга, отвечающую за слух. И затем, в конце концов, активируется часть мозга, отвечающая за движение, и тогда мы двигаем глазами или говорим.
(СМЕХ)
FLATOW: Вы говорите — вы привели некоторые ссылки на компьютер, транзисторы и тому подобное. В своей книге вы сравниваете мозг с его сотнями миллиардов нейронов с Интернетом, в котором есть несколько миллиардов компьютеров. Могло ли сознание возникнуть из Интернета?
(СМЕХ)
FLATOW: Мы знаем что — мы знаем, что там сейчас. Но могло ли что-то значимое, например, сознание, возникнуть из Интернета?
КОХ: В принципе, да. На практике мы понятия не имеем, и я не думаю, что это полезная тема для исследования прямо сейчас. Но в принципе…
(СМЕХ)
FLATOW: Почему бы и нет?
КОХ: Ну, я имею в виду, давайте сначала рассмотрим аналогию. Мозг представляет собой очень сложную сеть, состоящую из отдельных элементов, называемых нервными клетками. ХОРОШО? Теперь, конечно, нет никакого смысла говорить, что одна нервная клетка находится в сознании. Но большая коллекция нейронов — не все. Мой спинной мозг не в сознании. Мой второй мозг в кишечнике — это не сознание. Но какая-то часть нейронов генерирует сознание.
Итак, сейчас я смотрю на другую сеть, очень и очень сложную, Интернет. Он имеет 10 миллиардов узлов. Каждый узел состоит из, как вы знаете, от двух до 10 миллиардов транзисторов. Так что, возможно, также возможно, что коллектив, в целом, тоже чувствует себя чем-то вроде Интернета. А если его выключить, он больше ничего не почувствует.
Но прямо сейчас у нас нет хорошего способа это проверить. Сейчас это чисто научная фантастика. Таким образом, вы не получите грант на изучение того, является ли Интернет сознательным или нет.
FLATOW: Но вы думаете, что это может быть, как вы сказали, когда-нибудь.
КОХ: Да, в…
ФЛАТОВ: В принципе.
КОХ: …в принципе (неразборчиво) нет причин. Конечно, мы все время видим это в «Матрице» или других фильмах, что машины становятся разумными. В принципе, во Вселенной ничего нет — нет физического закона, говорящего, что это невозможно.
ФЛАТОВ: Хорошо. Позвольте мне получить время, может быть, для еще одного вопроса здесь. Да.
ДАНТЕ МАНТЕЛ: Да. Данте Мантел (ph) из Северо-Западного университета в Киркланде. Вы как бы ответили на большую часть моего вопроса. В научной фантастике у вас просто есть достаточно большой компьютер, и он может стать сознательным. Итак, развивая это, вы используете компьютерное моделирование, и полезно ли оно для изучения мозга?
КОХ: Да, это важно. Итак, мы, например, прямо сейчас в Институте Аллена, у нас есть очень большой проект, в котором мы записываем данные из мозга человека и животных, но мы также имитируем это. Потому что, даже если бы вы могли записывать — даже если бы вы могли визуализировать активность каждой отдельной нервной клетки в чем-то, что я называю мозговым телевизором — представьте себе телевизор с разрешением примерно 200 000 пикселей на 200 000 пикселей. И каждый пиксель — это активность одной единственной нервной клетки, и иногда он становится белым, когда он запускает один из этих импульсов, а иногда обычно становится черным.
А сейчас я смотрю на эту картинку в 100 миллиардов пикселей, верно? Я бы, наверное, ничего не понял. Так что мне нужна теория. Мне нужна модель. Мне нужна теория, чтобы сказать: хорошо, это язык, а это видение. И это видение по следующей причине, а язык по другой причине. И это происходит, вы знаете, если вы посмотрите на телевизор мозга больного шизофренией, потому что он почти не отличается, и поэтому человек слышит голос. Итак, это важно для теорий, а затем на самом деле необходимо для испытаний в использовании компьютеров.
FLATOW: М-м-м. Можно ли создать компьютер, в котором изображение мозга будет настолько большим, что все нейроны активируются?
КОХ: Не сейчас, но есть группа, вы, возможно, слышали. Есть очень большой проект. Он только что был профинансирован в размере 1 миллиарда евро в Европейском Союзе под названием «Проект человеческого мозга», где они как раз и пытаются это сделать. В течение следующих 10 лет они должны построить суперкомпьютер специального назначения, потому что вам нужны, понимаете, терабайты данных. Поэтому они пытаются создать специальный компьютер для имитации человеческого мозга.