Как мозг сортирует информацию

Информация и знания хранятся в мозгу. Нам, конечно, давно это известно. Но как это все работает — мы не знаем. С появлением сканирования мозга мы смогли увидеть, какие части мозга становятся активными под воздействием определенных стимулов. Мы видим, какая часть мозга активируется, когда мы смотрим видео с котиками, или где возникаю электрические импульсы, когда нас просят решить какую-нибудь задачу. Но как сортируется информация — этого мы не знали, пока одна женщина не забыла названия животных.

Пациентка, некая Дж. Б. Р., страдала от герпесного энцефалита. Среди причудливых эффектов болезни были семантические проблемы, связанные с категоризацией памяти — по словам пациентки, она забыла названия животных. Во время тестов она смогла припомнить названия только 2 из 48 существ, но ее знания неживых вещей остались нетронутыми. Другие пациенты тоже страдали от похожих заболеваний, связанных с потерей категориальной памяти, но категории у всех были разные. Одно оставалось неизменным: у всех были проблемы с живыми существами. Другие забывали названия овощей, растений и насекомых, но могли припомнить названия автомобилей и сумок.

Некоторые пациенты полностью теряли знание определенных категорий. Когда ученые показывали им эскизы, пациенты впадали в ступор, будто на них были изображены фантастические химерные гибриды животных, какие-нибудь белые медведи с конскими головами.

Теперь мы лучше пониманием, как мозг классифицирует информацию. Можете сравнить это с ящиком. Похожие группы информаций хранятся в одной и той же области мозга; у нас есть разделы под еду, географические места, животных, друзей и семью. Повреждение височной доли может выбить одну из этих рубрик, но оставить другие. В некоторых случаях заболевание может двигаться по мозгу и выбивать один раздел за другим, поэтому человеку становится все сложнее и сложнее разбивать информацию на категории. Иногда бывает так, что люди теряют знания в определенных категориях, но отлично справляются с остальными.

Новый слой человеческого глаза

Оказывается, врачи и ученые упустили один слой человеческого глаза — очень маленький и незаметный. В 2013 году профессор Ноттингемского университета обнаружил еще один слой в роговице глаза человека. Толщина этого тончайшего слоя составляет всего 15 микрон (вся роговица — порядка 500 микрон). Он крепится к задней части роговицы и теперь называется слоем Дюа, в честь открывателя, Харминдера Дюа.

Новый слой, дополняющий пять ранее известных слоев роговицы человека, был обнаружен учеными, которые работали с завещанными для исследований глазами. Инъекция крошечных пузырьков воздуха в роговицу разделяла слоистую структуру на части, а по завершению микроскопических работ стало известно о весьма жестком, но тонком слое Дюа.

Есть мнение, что этот новый слой объясняет несколько хронических проблем со зрением, к тому же его обнаружение внесло определенные коррективы в глазную хирургию. В настоящее время считается, что водянка роговицы, которая характеризуется скоплением жидкости между роговицей и остальной частью глаза, вызывается разрывом в слое Дюа.

Почему мозг покрыт извилинами?

Не все мозги одинаковы. Человеческий мозг обладает отличительной извилистой текстурой, которая связана с увеличением рабочей площади, необходимой для вычислительной мощности, которая позволяет нам делать все, что мы делаем. У небольших млекопитающих, мышей и крыс, мозг гладкий — им не нужно вести беседы и играть в видеоигры. На протяжении долгого времени мы не знали, как эти извилины формируются, что влияет на количество извилин и на их форму.

Борозды и извилины образуются в зависимости от нескольких параметров. Рост серого вещества мозга и толщина этого вещества определяет формирование мозга. Мозг человека включает серое и белое вещества, и ученые проводили эксперимент за экспериментом на похожих тканях, пытаясь воссоздать формулу, образующую извилины мозга. Ответ на этот вопрос помог бы в лечении пациентов, страдающих от неправильного развития и формирования мозга.

Ученые обнаружили, что серое и белое вещество похожи по жесткости, но растут разными темпами. В зависимости от размера мозга, можно предположить структуру извилин. Чем больше мозг, тем больше будет пропорциональная разница между темпами роста. По мере роста серого вещества, мозг, сдерживаемый белым веществом, начинает изгибаться и образовать извилины, которые увеличивают площадь поверхности. Также мозг вносит некоторые ограничения, чтобы определенные участки оставались соединенными.

Кишечные бактерии

Если вы когда-нибудь смотрели телевизор, весьма высоки шансы, что вы видели рекламу йогурта, в котором якобы находятся полезные бактерии. Тогда вы задумывались: как это, бактерии — и вдруг полезные? На деле, наше тело буквально изобилует бактериями и вирусами, и среди них есть хорошие ребята.

Ученые из Медицинского центра университета Рэдбаунд, наконец, обнаружили то, что может быть самым распространенным вирусом в теле человека, и назвали его crAssphage (крассфаг) — почему, сейчас узнаете.

Изучение различных типов микроорганизмов, обитающих в желудочно-кишечном тракте человека, представляет собой довольно уникальную проблему. Большинство организмов не будет расти в лабораторных условиях, потому что им хорошо внутри людей. Но есть и другой источник, немного вторичный по своей сути — образцы стула. Исследователи разбили образцы испражнений на простейшие компоненты, а затем воссоздали последовательности ДНК, чтобы получить полную картину того, что происходит в процессе пищеварения. После того как ДНК пересобрали, последовала монументальная фаза рассортировки того, что принадлежит конкретному организму — долгий и нудный процесс, который привел к открытию к крэссфага. Технически его название было выведено из процесса кросс-сборки (cross-assembly), который позволил воссоздать вирус.

Что же делает крассфаг? Мы не знаем точно, но те же ученые, которые его обнаружили, думают, что этот вирус что-то проделывает с бактериями, которые расщепляют вещество в желудке. Кроме того, порядка 75% ДНК, обнаруженного в образцах испражнений, не принадлежит ни одному из известных организмов.

Заново открытая часть мозга

Это своего рода открытие и переоткрытие одновременно. Когда ученые из Вашингтонского университета обнаружили странный пучок волокон на каждом МРТ-скане каждого исследуемого мозга, они немного опешили. Пучок был отчетливо виден во время сканирования, но его не было в учебниках, медицинских атласах и другой литературе. Изначально ученые подумали, что нашли что-то новое, пока немного не копнули вглубь.

Оказалось, что упоминание этого конкретного нервного пучка так или иначе всплывало в текстах. Но в общем и целом его успешно игнорировали, поэтому ученым пришлось проследить путь этого пучка по истории медицины.

Теодор Мейнерт, невропатолог 19 века, опубликовал значительное количество работ, посвященных тому, что нервные пучки в мозге идут по горизонтали. Проблема возникла, когда его ученик Карл Вернике нашел тот же пучок, который увидели ученые Вашингтонского университета — пучок, который идет вертикально в мозге. Мейнерт отрицал существование пучка и отказался публиковать о нем хоть что-то, так как в таком случае перечеркнул бы все, что уже написал по этому вопросу.

В итоге пучок волокон был частично неоткрытым в течение более ста лет. Сегодня же выяснилось, что эти волокна играют важную роль в процессе обработке мозгом визуальной информации.

Чем старше человек, тем хуже он пахнет

Запах тела не нравится никому. Запах тела — очень индивидуальная штука. У каждого отдельного человека определяется комбинацией определенных областей генома под названием главный комплекс гистосовместимости, а также тем, что человек ест. Основной состав запаха тела человека остается одним и тем же, однако, считается, что запах помогает выбрать генетически соответствующую пару. Изменение запаха тела также связывают с развитием некоторых видов рака и вирусных заболеваний.

Тем не менее эти отпечатки тела в виде запаха — не самое странное, что мы знаем о нем. Выяснилось, что чем старше становится человек, тем хуже он пахнет. Вещество под названием 2-ноненаль отвечает за появление слабого неприятного запаха у стареющих людей. Это вещество обнаруживается только у тех, кому за 40, и чем старше вы становитесь, тем больше этого вещества вырабатывает тело. Пот, кстати, сам по себе по большей части не обладает запахом, его издают бактерии, которые реагируют на пот. Изучение 2-ноненаля показало, что люди в возрасте обладают интересным запахом с точки зрения науки.
Новая связка колена

Колено

Травмы колена довольно распространены, но несмотря на всю работу, которая была проделана для того, чтобы выяснить, как восстановить и исправить тонкую и сложную внутреннюю структуру колена, некоторые из тонкостей оставались неуловимыми. В 2013 году два бельгийских специалиста по колену занимались проблемой ошибочной хирургии ACL. Пациенты, которое перенесли операцию по устранению проблемы ACL, продолжали жаловаться на скольжение суставов, и хирурги не могли понять, в чем же загвоздка.

Бельгийские специалисты выяснили, что обычная хирургия ACL не устраняет проблему целиком — она упускает связку. Последние наблюдения антеролатеральной связки показали, что одна из связок ускользает от операции. Этого хирурги не знали, поэтому не приводили ее в порядок, и поврежденное колено оставалось склонным к смещению даже после операции.

Наличие этой связки впервые упоминается в работе французского хирурга еще за 1879 год, но, как ни странно, о ней забыли вплоть до 2013 года. Бельгийские хирурги подтвердили ее наличие в 40 из 41 исследуемых колен, объяснив, почему 20% людей с травмой колена никогда не восстанавливаются полностью.
Части тела стареют по-разному

Возраст

Мы хорошо знаем, сколько нам лет, но на самом деле технически мы ошибаемся. По результатам исследования Калифорнийского университета, разные части нашего тела стареют с разной скоростью. И мы не говорим о пустяках. Некоторые ткани могут быть на несколько лет старше, чем остальное тело, несмотря на общий возраст. Ткани женской молочной железы, как правило, оказываются на три года старше, чем мы думаем; по этой же причине так распространен рак молочной железы.

Разные модели старения были обнаружены, когда ученые просматривали разные ткани организма через призму метилирования. Метилирование определяет разные химические группы внутри ткани; чем более метилированной оказывается ткань, тем она старше. Раковые ткани могут быть до 36 лет старше нас самих.

Поскольку наука любит заглядывать в будущее, в настоящее время выносятся предположения, что наш мозг может по факту пережить нас самих. Ученые из Университета Павии в Италии исследуют возможности продления жизни человека и задаются вопросом, могут ли люди сохранить качество жизни, если будут жить дольше. Ученые считают, что ответ — да.

В своих исследованиях они взяли нейроны мышей и имплантировали их плодам крыс. Крысы, как правило, живут в два раза дольше мышей, что позволило ученым взглянуть на то, как долго мышиные нейроны могу жить без физических ограничений в виде тела мыши. Как только крысы умерли, их мозги были взяты для анализа. Выяснилось, что нейроны мышей были живы и функционировали как положено. Выходит, проблема в наших телах, а не в мозгах.
Тело во время медитации

Медитация

Осознанная медитация была способом расслабления в течение многих столетий. Сравнительно недавно медитация перешла из духовной техники в более научный круг. Также совсем недавно мы выяснили, какой физический эффект медитация оказывает на организм.

Регулярная медитация в течение недель давно помогает людям управлять уровнем стресса, мыслями и реакциями на эти мысли. Сканирование МРТ показало, что именно это и делает медитация. Спустя восемь недель курса медитации, количество серого вещества в отдельных частях мозга — особенно в мозжечковой миндалине — уменьшается. Эта часть мозга отвечает за инстинкт «бей или беги», который часто управляет нами при реакции на внешние угрозы или раздражители.

Связи между миндалиной и другой частью мозга тоже начинают уменьшаться. Вместе с этим уменьшением начинает расти префронтальная кора (которая управляет нашими сознательными процессами принятия решений), а значит, мы начинаем принимать взвешенные и рациональные решения, вместо того, чтобы полагаться на паническую реакцию. Хотя есть ряд других способов увеличить размер частей мозга, ответственных за принятие вдумчивых решений, медитация интересна тем, что вместе с этим уменьшает отзывчивость системы «бей или беги».

С помощью медитации мы перестраиваем свой мозг, полагаясь больше на внутренний голос и рациональные решения, нежели на инстинктивные движения. Также это помогает справиться с болью, что отчасти объясняет, почему медитирующие люди обладают повышенной терпимостью к боли и меньше страдают при расстройствах или заболеваниях. Получается, «дзен» — это не просто новомодный (или старомодный) способ борьбы со стрессом, это вполне научный метод обучения мозга работать должным образом.

Выключатель сознания

Наука и религия давно спорят о том, откуда берется человеческое сознание. Хотя исследования в этой области продвигаются, можно сказать, никак или довольно медленно, ученые из Университета Вашингтона думают, что нашли выключатель человеческого мозга.

Называется он клауструм (или ограда). Ученые экспериментировали с пациентом, который страдал от эпилепсии, и обратились к глубоким электродам мозга, чтобы стимулировать части его мозга и записать электрическую активность — выяснить, какие части мозга работают неправильно и вызывают приступы. Стимуляция клауструма (первая в истории) буквально выключала и включала сознание. Женщина переставала реагировать на внешние раздражители, и только когда активность вокруг клауструма прекращалась, приходила в сознание, не помня, когда отключилась.

Хотя ученые пока не делают поспешных выводов, они что-то подозревают. К примеру то, что клауструм объединяет всю информацию в мозге. Он собирает зрение, обоняние, вкус, мысли, воспоминания — все части нашей личности, которые делают нас теми, кто мы есть.

Последствия этого исследования могут быть удивительными. Если клауструм наделяет человека сознанием, значит, мы находимся на шаг ближе к воссозданию искусственного мозга. В теории мы могли перепроектировать то, что у нас уже есть, в что-нибудь новое. Также мы сможем более точно определить само сознание и решить множество спорных вопросов, например, обладает ли человеческий зародыш сознанием и обладают ли им животные.

источник