в каком году появился мозг
В каком году появился мозг
Как мозг человека обрабатывает информацию?
Сегодня считается доказанным, что человеческий мозг одновременно может обрабатывать в среднем около 7 бит информации[2]. Это могут быть отдельные звуки или визуальные сигналы, различаемые сознанием оттенки эмоций или мыслей. Минимальное время, необходимое для того, чтобы отличить один сигнал от другого составляет 1/18 секунды.
Таким образом, предел восприятия составляет 126 бит в секунду.
Условно, можно посчитать, что в течение жизни 70 лет человек обрабатывает 185 млрд бит информации, включая каждую мысль, воспоминание, действие.
Информация записывается в мозг посредством формирования нервных сетей (своего рода маршрутов).
Функции правого и левого полушария мозга
. 
Как видно из картинки, все операции на рынке делает левое полушарие. Естественно, для получения профита с рынка, встает вопрос о достижении максимальной производительности функционирования левого полушария.
Существует несколько простых способов развития полушарий. Самый простой из них — увеличение объема работы, на которой ориентировано полушарие. Например, для развития логики Вам необходимо решать математические задачи, отгадывать кроссворды, а для развития воображения посещать кхудожественную галерею и т.п.
Как только вы нажали мышку правой рукой- значит сигнал к вам поступил из левого полушария.[6]
Обработка эмоциональной информации происходит в правом полушарии.
Эмоции
За всеми греховными делами стоит нейротрансмиттер Допамин, от работы которого зависит удовольствие, которое мы получаем. [4]. Измены, страсть, похоть, азарт, вредные привычки, гэмблинг, алкоголизм, мотивация — все это так или иначе связано с работой допамина в мозгу. Допамин передает информацию от нейрона к нейрону.
Допамин влияет на многие сферы нашей жизни: мотивация, память, способность к познанию, сон, настроение и т.д.
Любопытно, но допамин повышается в моменты стрессовых ситуаций.
Люди с пониженнным допамином в полосатом теле и префронтальной коре менее мотивированы, чем люди у которых допамин выше. Это доказано экспериментами на крысах [5].
Строение мозга человека
триединство мозга
белое и серое вещество
префронтальная кора
Эту часть мозга также называют лобные доли.
Именно развитие префронтальной коры отличает человека от животного.
Префронтальная кора мозга человека отвечает за логику, за самоконтроль, за целеустремленность и концентрацию внимания.
На протяжении почти всей эволюционной истории человека, эта часть мозга отвечала за физические действия: хотьба, бег, хватание и т.п. (первичный самоконтроль). Но в процессе эволюции префронтальная кора увеличивалась в размерах, а связи с другими частями мозга разрастались.
Сейчас кора склоняет человека делать то, что сложнее, выходить из зоны комфорта. Если вы заставляете себя отказаться от сладкого, подняться с дивана и пойти побегать — это результат работы именно лобных долей. Вы бегаете и не едите сладкое, потому что у вас есть логические причины для этого, которые обрабатываются именно в этой части мозга.
Повреждения префронтальной коры приводят к потери силы воли. В психологии известен случай Финеаса Гейджа (1848), личность которого резко изменилась после повреждения мозга. Он стал ругаться, он стал импульсивен, стал неуважительно обращаться с друзьями, стал неприемлить ограничения и советы, придумывает массу планов и мгновенно теряет к ним интерес.
левая лобная доля — отвечает за положительные эмоции
«Левосторонние дети», т.е. те, у которых изначально левая часть более активна чем правая, более позитивны, чаще улыбаются и т.д. Такие младенцы активнее исследуют окружающий мир.
Интересно также и то, что левая часть коры отвечает за задачи «я буду», например, заставляет подняться с дивана и пойти побегать.
правая лобная долая — отвечает за негативные эмоции. Повреждение правого полушария (отключение правой доли) может вызывать эйфории.
Эксперимент: при просмотре приятных картинок, импульсный томограф фиксирует изменения в потреблении глюкозы мозгом и записывает их как светлые пятна на фотографиях левой стороны мозга.
Правая часть коры отвечает за задачи «я не буду», например позволяет вам справляться с желанием выкурить сигарету, съесть пирожное и т.п.
центр префронтальной коры — «следит» за целями и устремлениями человека. Решает, чего вы на самом деле хотите.
мозжечковая миндалина — защитные эмоциональные реакции (в т.ч. «эгобарьер»). Находится в глубине мозга. ММ. человека не слишком отличается от ММ низших млекопитающих и работает бессознательно.
Включает центр управления, мобилизующий тело в ответ на страх.
базальное ядро — отвечат за привычки, на которые мы полагаемся в повседневной жизни.
срединная височная доля — отвечает за познавательные доли.
гиппокамп
гиппокамп — это структура в медиальном височном отделе мозга, похожая на пару подков. Гиппокамп позволяет усваивать и запоминать новую информацию. Исследования ученых показали, что размер гиппокампа напрямую связан с уровнем самооценки человека и чувством контроля над собственной жизнью.
повреждение гиппокампа может вызывать припадки
прослушивание музыки задействует: слуховую зону коры мозга, таламус, переднюю часть теменной доли коры.
островок Рейля
островок Рейля — один из ключевых участков мозга, анализирует физиологическое состояние организма и трансформирует результаты этого анализа в субъективные ощущения, которые заставляют нас действовать, например говорить или мыть машину. Передняя часть островка Рейля превращает сигналы организма в Эмоции. Исследования мозга на МРТ показали, что запахи, вкус, осязательные ощущения, боль и усталость возбуждают островок Рейля [7].
зона Брока
Система поощрения мозга
Различие мозга у мужчин и женщин
Мозг мужчины и женщины различаются[3]:
Мужчины имеют лучшую двигательную функцию и пространственную функцию, лучше концентрируются на одной мысли, лучше обрабатывают зрительные стимулы.
У женщин лучше память, они более социально адаптированы и лучше справляются с несколькими делами одновременно. Женщины лучше распознают чужое настроение и проявляют больше эмпатии.
Эти различия обусловлены разным устройством связей в головном мозгу (см. картинку)
Старение мозга человека
С годами работа работа мозга ухудшается. Мышление замедляется, а память ухудшается. Это связано с тем, что нейроны выходят на связь друг с другом уже не так быстро. Уменьшается концентрация нейротрансмиттеров и число дендритов, и из-за этого нервные клетки хуже улавливают сигналы от соседей. Удерживать подолгу информацию становится все затруднительнее. Пожилые люди дольше обрабатывают информацию, чем молодые.
Тем не менее мозг поддается тренировке. Исследования показали, что 10 занятий по часу в неделю, в ходе которых люди тренируют память или упражняются в рассуждениях, заметно усиливают когнитивные способности [7].
В то же время, в период 35-50 лет мозг бывает особенно эластичен. Человек упорядочивает информацию, накопленную за долгие годы жизни. К этому времени в мозгу разрастаются глиальные клетки (мозговой клей), — белое вещество, покрывающее аксоны, которое обеспечивает связь между клетками. Количество белого вещества максимально в период 45-50 лет. Это объясняет почему в этом возрасте люди рассуждают лучше тех, кто младше или старше.
Все о мозге: что мы знаем о нем и как собираемся изучать дальше
Человеческий мозг и его способности окружены множеством мифов. Достижения науки последнего времени помогают нам понять некоторые особенности его работы, однако многое еще остается неразгаданным. Рассказываем, как человечество последние годы изучает мозг и какие открытия нас еще ожидают.
Читайте «Хайтек» в
Что такое человеческий мозг?
Это главный орган центральной нервной системы подавляющего большинства хордовых. Взаимодействуя посредством синаптических связей, нейроны формируют сложные электрические импульсы, которые контролируют деятельность всего организма.
Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы, многое в его работе до сих пор остается загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощенном виде и требует дальнейших глубоких исследований.
Клетки мозга включают нейроны (клетки, генерирующие и передающие нервные импульсы) и глиальные клетки, выполняющие важные дополнительные функции.
Мозг весит полтора килограмма и содержит 100 млрд нейронов (это в 15 раз превышает население земного шара). Кроме того, в мозге имеются глиальные клетки, которых в десять раз больше, чем нейронов. Прежде считалось, что глиальные клетки всего лишь удерживают нейроны рядом друг с другом. Новейшие исследования однако показывают, что глиальные клетки, которыми человеческий организм обладает в большем количестве, чем какой-любой другой, имеют решающее значение для химической передачи информации и тем самым для всех процессов в головном мозге, а также для долговременной памяти.
Зачем изучать человеческий мозг?
Любой орган человеческого тела исследуют в первую очередь для того, чтобы научиться его эффективно лечить в случае необходимости. Но мозг — система слишком сложная и интересная, чтобы ограничиваться утилитарным подходом. В университетах мира существуют сотни лабораторий, которые изучают совершенно разные аспекты мозговой деятельности.
Одни фокусируются на конкретных типах расстройств психики — например, на шизофрении. Другие — на сне. Третьи — на эмоциях. Четвертые хотят выяснить, что происходит с мозгом, когда человек испытывает стресс или употребляет алкоголь: этим занимается в том числе лаборатория психофизиологии Института психологии РАН.
Результатом таких исследований далеко не всегда становится метод решения какой-то конкретной проблемы, связанной с мозговой деятельностью. Нейроученые нередко получают информацию, которая главным образом помогает нам лучше понять специфику отношений между людьми и выяснить, к примеру, по каким признакам мы ранжируем окружающих на «своих» и «чужих».
Есть лаборатории, которые занимаются одновременно и прикладными, и фундаментальными исследованиями. В 2012 году ученые из Еврейского университета в Иерусалиме создали устройство, позволяющее незрячим людям «видеть» с помощью слуха. Оно состояло из очков и небольшой камеры, которая фиксировала визуальную информацию, а специальная программа преобразовывала ее в звуковые сигналы.
Также предполагается, что одним из результатов скрупулезного, разностороннего изучения мозга станет возможность создания искусственного интеллекта. В 2005 году стартовал знаменитый многомиллиардный проект Blue Brain Project, целью которого было сделать компьютерную модель человеческого мозга и смоделировать сознание.
С помощью чего сегодня изучают человеческий мозг?
Существующие на сегодняшний день методы исследования мозга можно ранжировать, опираясь на два критерия.
Так, электроэнцефалография способна собирать данные с очень большой частотой. Зато фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография) позволяет охватывать квадратные миллиметры мозга, а это довольно много, поскольку в одном квадратном миллиметре — около 100 000 нейронов.
Также существуют магнитная энцефалография, позитронно-эмиссионная томография, транскраниальная магнитная стимуляция. Методы обычно совершенствуются в сторону неинвазивности: нам хочется как можно больше узнать о мозге живого человека с минимальными последствиями для его здоровья и психологического состояния. При этом именно с появлением фМРТ ученые стали исследовать буквально все подряд аспекты мозговой деятельности. Мы можем взять практически любой тип поведения и быть уверенными в том, что в мире обязательно найдется лаборатория, которая изучает его с помощью фМРТ.
Общедоступные способы диагностики мозга:
Новейшие способы исследования мозга
Новые технологии позволяют нам лучше понять устройство мозга, однако их функционал более точечный. Например, в конце октября ученые изобрели микроскоп нового типа, который позволяет увидеть биологические ткани сквозь неповрежденный череп. В нем используется комбинация аппаратной и программной адаптивной оптики для восстановления изображения объекта.
Группа исследователей под руководством профессора Чои Воншика из Центра молекулярной спектроскопии и динамики Института фундаментальных наук (IBS) в Сеуле, Южная Корея, совершила крупный прорыв в оптической визуализации глубоких тканей. Она разработала новый оптический микроскоп, который может получать изображения через неповрежденный череп мыши. В итоге ученым доступна микроскопическая карта нейронных сетей в тканях мозга без потери пространственного разрешения.
Еще одна нашумевшая разработка: мозговой чип Илона Маска. Он, по словам разработчиков, позволит людям слышать звуки за пределами обычных частот. Основная цель разработчиков — создание технологии, которая позволит имплантировать электронные интерфейсы парализованным людям, чтобы те имели возможность использовать для общения компьютерную технику и смартфоны.
Ученые Neuralink планируют использовать специальные «нити» толщиной в 4–6 мкм каждая, способные передавать информацию на главный процессор. Эти «нити» будут вживлены в человеческий мозг. Теоретически использовать их можно как угодно. Тут действительно может зайти речь об усовершенствовании способностей человека.
В «пучке» из шести нейронитей содержится 192 электрода, которые вживляются в мозг при помощи робота-хирурга. В ходе операции хирург старается избегать взаимодействия с кровеносными сосудами, что минимизирует воспалительные процессы.
Другое новейшее изобретение: наночастицы, которые умеют проникать в мозг. С их помощью можно будет ускорить создание лекарств от болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.
В конце июля «Хайтек» подробно писал о том, как технологии будущего уже работают на благо людей: речь шла о вживлении в мозг нейроинтерфейсов. Речь идет о системе, которая обеспечивает взаимодействие между мозгом и компьютером и таким образом позволяет им обмениваться друг с другом информацией. Наиболее простой пример — это генерация команд для внешнего устройства с помощью активности мозга. Внешним устройством может быть компьютер, приложение, робот, дрон, протез, экзоскелет и всё что угодно. Сфера применения таких интерфейсов очень широкая.
Что мы еще не знаем о мозге?
За все время исследований ученые так и не нашли разницу в строении мозга гения и обычного человека. Скорее всего, различия происходят в пока неуловимом нами взаимодействии между нейронами. Возможно, здесь может играть роль какая-нибудь патология. Сама по себе патология не сделает человека гением.
До сих пор неизвестно, чем человеческий мозг отличается от мозга животного. И, более того, непонятно, почему наш мозг возник именно в таком виде, ведь на первых порах для выживания он не нужен был нам такого размера. Мы до сих пор не нашли переходного мостика между питекантропом и человеком разумным. У нас есть гены неандертальцев, но почему они в какой-то момент свернули в сторону, не пошли дальше вместе с нами, тоже непонятно.
И, разумеется, ученые до сих пор не выяснили, как наш мозг работает целостно: если функции отдельных областей понятны, то как эта «машина» функционирует в совокупности, до сих пор неизвестно.
Лекции о мозге, часть 1. Эволюция головного мозга человека. Функции мозга на каждом этапе его развития
Приветствие
Приветствую всё сообщество Хабра. Меня зовут Александр Морозов. Я практикующий врач, работал терапевтом, в настоящее время специализируюсь в лучевой диагностике (работая в на КТ и МРТ), подрабатываю в ультразвуковой диагностике.
Я веду блог Коллекционер Будущего, в рамках которого через разные активности рассказываю о различных прогрессивных биоинженерных, медицинских и других прорывных технологиях. Постепенно буду вас знакомить со своими проектами.
В цикле видео лекций я расскажу о головном мозге человека от его эволюционного развития до возможностей, которые нам обещают подарить нейрокомпьютерные интерфейсы в ближайшее десятилетие, от макростроения частей коры, до микростроения нейронов и передающих сигналы нейротрансмиттеров.
Не зная истории эволюционного развития мозга, сложно будет понять замыслы исследователей, которые будут улучшать работу главного органа нашей нервной системы. Потому встречайте первую лекцию: «Эволюция головного мозга»!
Расшифровка
Приветствую всех. Я Александр и я объясняю сложные, но интересные вещи простыми словами.
А сейчас мы как раз-таки будем обсуждать самый необычный и сложный объект, который знает человечество. Поговорим о головном мозге. Что это такое, как оно работает, как его уже удаётся усовершенствовать и «чинить». И, самое интересное, какие методы улучшения нашего мозга предлагают известные компании, исследователи, гении, миллиардеры, плейбои, филантропы.
Чтобы разобраться с тем, как наш мозг работает сейчас, надо немного заглянуть назад. Лет этак на 600 миллионов.
Самое крутое, что тогда можно было увидеть, это губки. Водные многоклеточные животные. Без нервов. Без нервов нельзя двигаться или думать, обрабатывать всевозможную информацию. Они просто существовали и ждали смерти.
Но затем прошло каких-то 20 миллионов лет и появились они… медузы! Появилась первая нервная система – просто сеть нервов. Теперь, когда медуза ударится о камень, об этом будет знать всё тело. Нервная сеть медуз позволила им собирать важную информацию об окружающем мире – где объекты, где хищники, где пища – и словно через большую социальную сеть информация поступала во все части тела. Уже есть качественная жизнь, а не бесцельное бултыхание.
Ещё через 30 миллионов лет появились более крутые существа. Плоские черви. Плоский червь выяснил, что можно было бы сделать намного больше, если бы кто-то в нервной системе отвечал за всё. Появился этакий крестный отец нервной системы. Он расположен в голове плоского червя и заправляет всей нервной системой тела, чтобы она передавала новую информацию напрямую ему. Поэтому вместо того, чтобы организовать себя в форму сети, нервная система плоского червя сгрудилась в виде центрального канала нервов, которые посылали информацию туда и обратно между боссом и всем остальным. Головные нервные узлы плоского червя и заправляют всем остальным.
Идею босса в нервной системе быстро подхватили прочие организмы, и вскоре на Земле появились тысячи видов с мозгами.
Шло время, и животные получали сложные и новые тела, поэтому мозги становились всё более занятными. И 265 миллионов лет назад уже появились существа, на нервной системе которых базируется наш головной мозг. Более того их нервная система нередко управляет нашими действиями (но об этом позже). Лягушки. А точнее земноводные. Их мозг уже был способен к этакому автоматическому анализу действий.
Мозг прекрасно согласовывал импульсы, поступающие с органов чувств с действиями, которые необходимо предпринять. Он полностью отвечал за необходимые живому организму непростые функции – дыхание, сердцебиение, пищеварение, выделение и прочее.
Немногим позже прибыли млекопитающие. Для царства животных жизнь уже была сложной. Да, их сердца должны были биться, а лёгкие дышать, но млекопитающие хотели большего, чем просто выживать – они обзавелись сложными чувствами, такими как любовь, гнев и страх.
Поэтому у млекопитающих появилось второй босс, который начал работать в паре с мозгом рептилий и позаботился обо всех этих новых потребностях. Так 225 миллионов лет назад появилась первая в мире лимбическая система, ответственная за чувства.
На протяжении следующих 100 миллионов лет жизнь млекопитающих становилась всё более сложной и насыщенной, и в один прекрасный день, 80 млн лет назад, появилась ранняя версия неокортекса (нового отдела мозга, который мы знаем, как кора). Вместе с появлением приматов, а затем больших обезьян и первых гоминид начинает появляться стратегическое мышление.
Идеи нового отдела оказались очень полезными, появились орудия труда, стратегии охоты и кооперации с другими гоминидами.
В течение следующих нескольких миллионов лет неокортекс становился старше и мудрее, и его идеи постоянно улучшались. Он понял, как избавиться от наготы. Он понял, как управлять огнём. Он научился делать копья.
Но самым крутым его трюком было мышление. Он превратил голову каждого человека в маленький мир-в-себе, сделав людей первыми животными, которые могут осмысливать сложные мысли, рассуждать и приходить к решениям, строить долгосрочные планы.
И тогда, где-то 100 000 лет назад, случился прорыв. Люди начали говорить. Человеческий мозг развился до точки, когда начал понимать, что набор звуков, например «палка», не был палкой сам по себе, а его можно было использовать как символ палки – под этим звуком стала подразумеваться палка.
Очень скоро появились слова для всевозможных вещей, и к 50 000 году до нашей эры люди уже общались на полноценном, сложном языке.
Неокортекс превратил людей в магов. Мало того, что он сделал человеческую голову чудесным внутренним океаном комплексных мыслей, его последний прорыв нашёл способ воплощать эти мысли в звуки и посылать их вибрировать по воздуху в головы других людей, которые могли расшифровать эти звуки и впитать облечённые в них идеи в собственный океан мыслей. Неокортекс человека размышлял о вещах долгое время – и теперь, наконец, ему было с кем их обсудить.
Можно сказать, что собралась вечеринка неокортексов. Неокортексы начали делиться друг с другом всем, чем только можно: рассказами из прошлого, сформированными мнениями, планами на будущее.
Но самым полезным было делиться с соплеменниками всем, что сам узнал. Если один человек понял методом проб и ошибок, что ягоды определённого вида превращают жизнь на 48 часов в кошмар, он мог уже при помощи языка рассказать о своём трудном уроке жизни остальной части своего племени. Члены племени могут использовать язык, чтобы передать этот урок своим детям, а их дети – своим детям. Вместо того чтобы разные люди повторяли одну и ту же ошибку из раза в раз, один из них может сказать «не ешьте этих ягод», и с тех пор его мудрость будет пронзать пространство и время, защищая всех от неприятных моментов.
Язык позволяет лучшим прозрениям самых умных людей передаваться через поколения, накапливаясь в маленькое собрание знаний племени, состоящее из лучших идей их предков. Теперь каждое новое поколение получит эти знания в качестве отправной точки для жизни, и она приведёт их к ещё более крутым открытиям, основанным на знаниях предков. Мудрость племени будет расти и шириться.
Каждое поколение может узнать гораздо больше нового, когда все говорят друг с другом, сравнивают заметки и комбинируют свои индивидуальные знания. И каждое поколение может успешно передавать высокий процент своих знаний следующему поколению, поэтому знания лучше сохраняются со временем.
Разделённое знание становится похожим на великое, коллективное сотрудничество между поколениями. Благодаря языку инновация с копьём пройдёт через сотни изменений за десятки тысяч лет и станет луком и стрелой.
Язык даёт группе людей коллективный разум, намного превышающий индивидуальный человеческий интеллект и позволяет каждому человеку извлекать выгоду из коллективного разума, как если бы он сам всё это придумал.
Можно подумать, что мы отклонились от темы мозга, но эти аспекты формирования и функций языка нам понадобятся, чтобы понять замыслы исследователей, которые хотят прокачать наш мозг.
5-6 тысяч лет назад произошёл ещё один гигантский прорыв – письмо. И если язык позволяет людям посылать мысли из одного мозга в другой, письменность позволяет им помещать мысли на физические объекты. Далее печатный станок сделал знания более доступными. Не будем уже заострять внимание на том, что Гутенберг не изобретал такой станок, а просто слегка модифицировал изобретение китайцев, сделанное пару столетий до него.
Но всё равно, это был прорыв! Теперь уже не надо вручную переписывать книги! Хотя эта работа по преставлению металлических букв на плитке, намазыванию их чернилами и нажатию этой плиткой на лист бумаги, с выходной способностью 25 страниц в час сейчас кажется кхм… отстоем.
Ну да ладно. В течение следующих столетий технология печати быстро улучшалась, и число страниц, которые машина могла напечатать за час, к началу XIX века – уже 2400. Неплохо.
Впрочем, и это не сравнится с нашим временем. Хотя, по правде, бумага вообще выходит из моды. Дальше больше. Мысли одного человека могли уже достичь миллионов человек. Началась эпоха массовой коммуникации. И в XX-XXI веке научные открытия сыпятся, как из рога изобилия. Так вот. Всё это позволило появиться всем чудесам техники, которые мы знаем. В наше время люди изобретают вещи, которые показались бы абсурдной научной фантастикой людям позапрошлого поколения. Но хватит истории, пора перейти к чему-то по-настоящему интересному!
Далее нас ждут знания о строении и функционировании головного мозга, о методах его изучения, о существующих нейрокомпьютерных интерфейсах, и о будущих возможностях технического развития нашего мозга.
За помощь в оформлении статьи отдельная благодарность arielf