Кто лучше? Эксперты из Пермского Политеха сравнили человеческий мозг и искусственный интеллект
22 июля, отмечался Всемирный день мозга. Часто человеческий интеллект сравнивают с другой сложной системой с огромными возможностями решения задач — цифровым компьютером. Ко дню мозга ученые Пермского Политеха рассказали, почему человек начал создавать искусственный интеллект и какие угрозы несет его развитие.
Головной мозг является главным органом центральной нервной системы человека. Несмотря на прогресс в области медицины, именно мозг и множественные его аспекты продолжают оставаться загадкой для науки. Кора головного мозга делится на 180 участков, которые состоят из нейронов с аналогичной структурой, функциями и связями, а всего человеческий мозг содержит около 84,6 млрд глиальных клеток, 86 млрд нейронов и примерно 1015 синапсов, которые соединяют нейроны друг с другом. Это настолько сложная сеть, что полное описание структуры всех связей в мозге человека — коннектом — до сих пор недоступно.
Исследования головного мозга привели к его цифровому моделированию: ученые создали «умную машину». Ученый Пермского Политеха рассказал, сможет ли искусственный интеллект в будущем сравниться по эффективности с человеческим органом или превзойти его.
— Я выделяю два главных отличия мозга человека от искусственного интеллекта. Во-первых, это плотность нейронов. В мозге человека значительное большее количество нейронов, чем в нейронной сети интеллекта машины. Во-вторых, производительность человеческого мозга намного выше. Найти искусственный интеллект, который обучался хотя бы 30 лет чему-то, достаточно тяжело, в отличие от головного мозга, — рассказывает доцент кафедры автоматики и телемеханики Пермского Политеха, кандидат технических наук Игорь Безукладников.
По словам эксперта, с одной стороны, человек создал искусственный интеллект, потому что не хотел делать различные повторяющиеся операции, которые он не мог запрограммировать при помощи стандартных методов и алгоритмов.
Эксперт также рассказал об опасностях, которыми грозит развитие искусственного интеллекта.
— У нас есть человек, который не хочет всегда работать, у которого есть мнение, потребности, права, и есть робот, у которого ничего не нужно спрашивать. Всегда есть соблазн заменить человека роботом. И в случае, если робот выполняет операции человека не хуже, чтобы это было неприемлемо, соблазн часто переходит в практическую плоскость. Это приводит к безработице, социальным взрывам, общественным конфликтам и к другим социальным угрозам, —
С точки зрения философа Владимира Железняка, человек добился создания искусственных почек, искусственного сердца, и, возможно, в будущем появится искусственный мозг.
По его словам, философы задаются фантастическим вопросом, сможет ли искусственный интеллект стать носителем сознания. Например, сможет ли человек перевести свое сознание на искусственный мозг, если человеческий погибнет от инсульта.
— При желании людей технологии все больше будут объединяться в то, что мы называем искусственным интеллектом. Появится гибридный интеллект. Это будет умная сеть каждого отдельного пользователя, для которых интеллект машины будет входить в некую гибридную связь с живым интеллектом. Мозг и компьютер будут обмениваться информацией при помощи набора импульсов, без символьной интерпретации, — поясняет заведующий кафедрой философии и права Пермского Политеха, кандидат философских наук Владимир Железняк.
Правда или вымысел? Девять популярных утверждений о мозге
Мозг, несмотря на многолетние исследования, до сих пор наименее понятный орган. Вопросы, связанные с его работой, не только интересны, но и практически применимы.
Поэтому мы поговорили с доцентом медико-биологического факультета ВГУ Валерием Сулиным, чтобы подтвердить или развенчать распространённые утверждения о мозге.
1. Нервные клетки мозга не восстанавливаются.
Ложь
Мозг обладает уникальной пластичностью. Процессы образования, развития и дифференцирования синапсов (место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой) происходят постоянно.
Большинство нейронов живут на протяжении всего онтогенеза – индивидуального развития организма. Долгое время считали, что нейроны после их созревания не способны к делению. Отсюда выражение «нервные клетки не восстанавливаются». Однако нейробиолог Фернанд Нотебом обнаружил нейрогенез (образование новых нейронов) у взрослых птиц: у канареек и зябликов нейроны появлялись при заучивании новых песен. Кроме того, нейробиолог Элизабет Гуд с коллегами из Принстонского университета ещё в 1990-х годах доказали, что в головном мозге взрослых млекопитающих, в том числе у приматов, образуются новые нейроны.
2. Мы используем только 10% мозга.
Ложь
Головной мозг – это 10 в 11-й степени нейронов. Язык общения между клетками, между нейронами и клетками, органами происходит на двух уровнях: путём электрохимического возбуждения (процесс, когда нервные клетки генерируют электрический потенциал) и биохимического процесса (когда выделяются особые вещества – медиаторы, с помощью которых клетки оказывают регуляцию и передают информацию). На самом деле, получается, что нервные клетки не могут все сразу объединиться в нечто целое, быть активными, синхронизировать работу. Напротив, каждая регуляция, каждая деятельность обеспечивается взаимодействием определённого количества нейронов. Они располагаются на разных уровнях и вовлекаются в процесс возбуждения, формируя функциональную констелляцию (взаимодействие) нейронов специфическим образом.
Как можно судить о том, что мы используем 10% потенциала мозга? Например, есть психологические исследования, которые оценивают уровень IQ.
Человек с высоким уровнем считается исключительным. В зависимости от этого уровня становится понятно, какими возможностями обладает обычный человек. Но каждую функциональную систему формируют определённые группы нервных клеток, и это небольшое количество. В каждый конкретный момент времени в некую констелляцию нейронов, которые выполняют определённую функцию, вовлекается только ограниченное количество нервных клеток. Остальные занимаются другими процессами (например, регулируют работу внутренних органов). Мы не осознаём, как регулируются сердечная деятельность, моторика желудочно-кишечного тракта, артериальное давление – в этом нет необходимости. Есть интересная закономерность: когда человек что-то выполняет впервые, в этот процесс вовлекается большее количество нейронов, нежели когда мы автоматизируем тот или иной процесс – тогда происходит минимизация. То есть в эту управляющую систему включается только необходимое минимальное количество клеток, а остальные исключаются из этого процесса.
3. Для нормального функционирования мозга необходимо ежедневно спать не менее 8 часов.
Индивидуально
Сон – это неоднородное функциональное состояние. Есть фазы быстрого и медленного сна. Оказалось, что в разные фазы активность головного мозга разная. В фазу медленноволнового сна организм отдыхает. Но она сменяется фазой быстрого движения глаз, и активность головного мозга может быть больше, чем в состоянии бодрствования. Поэтому не продолжительность сна влияет на активность человека в дневное время, а то, каким образом происходила смена этих фаз – в какой последовательности, какой длительности. Был такой эксперимент: добровольцев разделяли на две группы (одной группе давали спать в фазу медленного сна, а другой – только в фазу быстрого сна). По энцефалограмме смотрели, когда человек переходил в определённую фазу. Если эта фаза исключалась для этой группы – его будили.
С одной стороны, в фазе быстрого сна мы чаще всего видим сны, с другой стороны – в эту фазу человек переживает реальные ситуации заново (свой опыт), и это переходит в долговременную память. Но есть ещё одна концепция: в момент сна человек фиксирует не только опыт. Мозг пытается, как компьютер, смоделировать будущее, чтобы подготовить организм и нервную систему к возможным повторениям событий. Мы работаем на опережение.
4. Сладкое помогает работать продуктивно, но вызывает зависимость.
Правда
Глюкоза – это легкоусваиваемый и хороший субстрат для возобновления энергии. Нейроны активно используют глюкозу как наиболее доступный субстрат, из которого ресинтезируется аденозинтрифосфат – универсальный источник энергии для биохимических процессов, протекающих в живых системах.
Глюкоза – очень лёгкое подкрепление.
Поэтому зависимость существует и определяется разными механизмами. Когда мы говорим о процессе пищеварения, не стоит забывать, что информация от вкусовых рецепторов поступает в головной мозг. Чувствительность нервных клеток меняется: если эта информация наиболее важная, то и ожидание её возрастает. С другой стороны, у нас есть микрофлора – 2,5–3 кг микроорганизмов, которые выделяют биологически активные вещества. Они поступают в кровь и влияют на головной мозг, формируя потребность именно в тех веществах, которые им понравились и которые они хотят. Ещё неизвестно, кто управляет нашим организмом.
5. Левое полушарие отвечает за рациональное мышление, а правое – за образное.
Ложь
Зародился этот миф в 1973 году, когда в приложении к New York Times появилась статья, посвящённая исследованиям будущего Нобелевского лауреата Роджера Сперри. «У каждого из нас доминирует либо левое полушарие, либо правое», – заявлял учёный. Далее отмечалось: судя по всему, правое полушарие мозга отвечает за творческие или артистические способности, а левое – за логику и аналитическое мышление; каждый человек больше склонен к одному или другому типу способностей.
Убедительнее всего миф о доминировании правого или левого полушария развенчало исследование учёных из университета Юты, опубликованное в 2013 году. Они изучили результаты МРТ мозга более тысячи людей от 7 до 29 лет, чтобы удостовериться, существует ли подтверждение этой теории. После серии исследований учёные заключили: «Полученные нами данные идут вразрез с описанием мозга в целом, предполагающим, что у одних индивидуумов сильнее развита нейронная сеть правого полушария, тогда как у других — нейронная сеть левого полушария».
6. Для развития мозга необходимы логические игры (задействование всех органов чувств).
Правда
Не только логические игры. Нервные клетки между собой и между клетками нашего организма взаимодействуют, оказывают регуляцию за счёт особых образований – синапсов. Эти синапсы, с одной стороны, вроде как морфологическая структура. С другой, могут вновь образовываться и разрушаться. Это подвижные взаимодействия. Ситуация совершенно простая: если мы не используем какие-то группы нейронов, объединённые через синапсы, значит эти синапсы не так начинают работать. В коре головного мозга большинство нейронов – ассоциативные, они не строго специфичны. Они могут включаться в разную деятельность, поэтому они должны работать также, как и мышцы. Если мы не заставляем головной мозг работать, не заставляем нервные клетки взаимодействовать между собой, значит, они функционально что-то теряют, перестают эффективно взаимодействовать.
7.
С возрастом когнитивные функции нарушаются, что осложняет мышление и процесс обучения.
Ложь
Правильнее будет сказать: с возрастом когнитивные функции меняются. Если исключить заболевания, то возрастные когнитивные функции человека определяются его деятельностью.
8. Человек может воспринимать информацию через разные каналы, поэтому есть разделение на визуалов, аудиалов, кинестетиков.
Ложь
Мы можем взять группу людей, провести исследование и выявить, что они чаще используют для обучения: одни чаще используют зрительную систему, другим нужно больше тактильных ощущений, третьим лучше учиться через слуховой анализатор. В процессе индивидуального развития человек может использовать и одно, и другое, и третье. Мы всё равно используем разные способы для познания мира. Просто у каждого человека в процессе его индивидуального развития формируются свои функциональные системы в зависимости от того, как человек чего-либо достигал, получал удовольствие.
Поэтому людей можно таким образом делить, но это не является принципиальным подходом.
9. В стрессовых ситуациях мозг лучше работает.
Индивидуально
Зависит от уровня стресса, реактивности организма на стрессовые раздражители. Возможны альтернативные варианты: от активации и эффективной работы организма до полнейшего ступора. Всё определяет та функциональная система деятельности человека в условиях стресса, которую он сформировал.
Рекомендации, что почитать / посмотреть о мозге:
- Ася Казанцева – «Мозг материален»
- Лоретта Бройнинг – «Гормоны счастья»
- 15 лекций на Постнауке
- Лекции Константина Анохина о мозге
Анна НОВОХАТСКАЯ
«Бэкап» человека может появиться через пять лет
| ПоделитьсяЧерез пять лет смогут сделать «бэкап» человека — научиться полностью копировать процессы, происходящие в головном мозге, об этом заявил ученый в рамках панельной сессии «Таблетка от всего: подключаем мозг к компьютеру».
Модератором дискуссии была Ани Асланян, член экспертного совета ГД, которая отметила, что в мире уделяется большое внимание нейротехнологиям, так в США в госпрограмму BRAIN за 7 лет вложено уже более $1,2 млрд, а общий объем финансирования — $6 млрд. Китай вкладывает в свою национальную программу более $3 млрд, а Европа — $1,3 млрд. Изучение мозга гораздо сложнее, чем изучение компьютера, до сих пор ученые не разгадали главную тайну вселенной — как функционирует мозг. Но в России есть примеры успешно созданных нейроинтерфейсов, которые считывают сигналы головного мозга.
Ученые близки к расшифровке принципов работы головного мозга
В ближайшие пять лет ученые смогут создать резервную копию («бэкап» ) человека, рассказал профессор Мюнхенского технического университета Гордон Ченг в ходе прошедшей на «Петербургском международном экономическом форуме» (ПМЭФ) сессии «Таблетка от всего: подключаем мозг к компьютеру. По его мнению, станет возможно полностью копировать процессы, происходящие в головном мозге.
«Самое сложное — это заставить человека двигаться, — объясняет Гордон Ченг. — У нас почти 5 млрд рецепторов — около трех квадратных метров кожи, которая покрывает наше тело. Она выполняет защитную функцию, но в то же время на ней расположены нервные окончания, которые посылают сигналы в мозг. Самое важное — как мы используем информацию, которая поступает от мозга, чтобы не перегружать наши мыслительные процессы».
«То есть новая обратная связь — она дает нам возможность выстраивать понимание процессов мозга, влиять на пластичность и использовать искусственный интеллект для оптимизации работы организма и мозга, — продолжает Гордон Ченг. — Мы сейчас восстанавливаем функцию, двигательную функцию кисти для пациента, которые перенесли технологию, которую вы можете использовать. Технология очень легкая, ее можно легко прикрепить к телу, и она позволяет считывать и контролировать мышечные сигналы, и сохранять двигательную функцию кисти для пациента».
Чем изучение мозга отличается от изучения компьютера
В то же время заведующий Лабораторией нейрофизики и нейрокомпьютерных интерфейсов Московского государственного университета Александр Каплан полагает, что полного «бэкапа» личности не будет никогда, так как природа человека порождается личностью человека.
В этом, по мнению ученого, состоит отличие человеческого мозга от компьютера.
«Если изучать Windows, то, условно, надо давать тесты, загружать какой-то маленький фрагмент программы, посмотреть, как распределяются эти самые импульсы внутри процессора, потом сжечь пару-тройку транзисторов, посмотреть, что получиться, — объясняет Александр Каплан. — Сейчас мозг виден полностью, но почти ничего не известно о том, как в мозгу рождается мысль, как рождается субъективная, это главная тайна мозга, которую нам предстоит взять. На компьютер устанавливается софт, который тут же работает, но мозг построен по совершенно другому принципу: туда ничего не загружается, у него есть операционные элементы, но между ними нет связи. Связи создает жизнь, а человек воспитывается, и вместе с ним воспитывается содержание мозга».
Одни ученые надеются, что когда-нибудь смогут перенести содержимое мозга в компьютер. Другие уверены, что это невозможно. Фото: ru.depositphotos.com«То есть мозг программируют не какие-то программисты из какой-то Долины, а именно эта личность, — продолжает Александр Каплан.
— Мозг несет в себе целостность физического мира, психическое ядро создает основу личности. Но в компьютере нет никакого психического ядра, которое чувствует состояние деталей компьютера, уж мы не говорим об эмоциях, и никакого эмпатического отношения к другим компьютерам. Мозг — это 86 млрд нервных клеток, очень много, потому что в процессорах современных 3,5 млрд транзисторов. А аналогом операционного элемента в мозгу является не нейрон, а контакты между нейронами — там, где решается вопрос о передаче сигнала от одного нейрона к другому, как транзисторы. Таких контактов миллион миллиардов — десять в пятнадцатой. Где вы найдете такой процессор?»
Руководитель Лаборатории нейронауки и когнитивных технологий Университета Иннополис Александр Храмов соглашается в том, что подход к изучению мозга отличается от подхода к изучению компьютеров. «Современный компьютер — это машина, которая функционирует по архитектуре фон Неймана: у нас есть программа и память с данными, а данные могут манипулироваться программой, — говорит Александр Храмов.
— То есть программа может переписывать сама себя. А наш мозг — это система, которая демонстрирует крайнюю пластичность: у нас на протяжении всей жизни постоянно меняются связи. То есть мозг — это машина, которая не просто переписывает свою программу и данные, но еще и меняет свою конфигурацию уже в виде «железа». Такая крайняя пластичность позволяет мозгу адаптироваться к окружающему миру: наш мозг создавался в условиях, когда мы охотились в саванне на животных, и нашей главной задачей было поддержать огонь, а сейчас мы создаем математические теоремы с использованием практически всего того «железа», которое было 20-30 тысяч назад у нашего предка».
Что такое нейроинтерфейсы и какие они бывают
«Нейроинтерфейсы — это приборы, которые подсоединяются к мозгу и считывают команды мозга, — объясняет профессор «Сколтеха» и Высшей школы экономики Михаил Лебедев. — Существует два основных класса нейроинтерфейсов: это инвазивный, когда действительно в мозг вставляют электроды или какие-то устройства, которые подходят близко к нейронам и считывают их активность.
Либо неизвазивный — это интерфейсы, которые пытаются минимально воздействовать на сам мозг, как, допустим, электроды с поверхности головы считывают информацию».
«Для ученых лучше инвазивные интерфейсы, потому что они дают лучшего качества информацию, но для пациентов в ряде случаев гораздо полезнее и эффективнее неинзваизивные интерфейсы, — продолжает Михаил Лебедев. — Есть еще классы других интерфейсов: эндогенные, которые считывают наши внутренние желания, экзогенные, когда мелькает лампочка и считывает, как я реагирую на лампочку, пассивные интерфейсы — которые во время взаимодействия человека с машиной, они отслеживают, как работает мозг, как работает машина, и помогают им достичь какой-то гармонии».
В то же время, как добавляет Александр Горбань, профессор, директор центра искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования The University of Leicester, нейрокомпьютерный интерфейс без искусственного интеллекта — это простая железка, которая на самом деле не работает.
«Тут должно быть взаимообучение человека, передающего сигнал, и интерфейса, интеллектуальной его части, которая читает этот сигнал и передает дальше для коммуникаций, для управления различными устройствами, для наблюдения, — говорит он. — Но все это должно трансформировать специальное интеллектуальное устройство, которое учится вместе с людьми. Электронные устройства, считывающие информацию с мозга человека, уже есть, только они работают не очень хорошо. Например, работающий от головы экзоскелет слишком инерциональный: реально демонстрационные примеры работают, а ходить в нем без страховки еще невозможно реально. В то же время фонемы и речевые сигналы уже распознаются — уже есть нейронные сети как интеллект, основанный на данных, расшифровывает отдельные фонемы».
Успешные примеры разработанных в России нейроинтерфейсов
В Федеральном центре мозга и нейрохирургии используются устройства, которые называются нейрочат. «Они позволяют человеку, не прикасаясь к клавиатуре, ни голосом, ни движением набирать текст на экране, — рассказывает Александр Каплан.
— Для человека, который лишен движений, лишен речи, это такой путь к коммуникации с внешним миром. В нейрочате это не только набор текстов, но, и например, ведение дневника и работа в социальных сетях. На экране нарисованы кнопочки, которые он мысленно должен нажать, а расшифровка этой мысленной командой как раз и делается с помощью нейроинтерфейсных технологий. В эти технологии уже включены элементы искусственного интеллекта. Сейчас идет работа над тем, чтобы искусственный интеллект является не просто исполнительным устройством для расшифровки того, что приходит в виде биологических сигналов, но и становится активным участником этого процесса: он начинает предлагать гипотезы, которые тестирует мозг и дает обратную связь».
Как дать сотрудникам возможность работать над интересными задачами, двигаясь в цифровую трансформацию
БизнесВ то же время в Университете Иннополис развивают технологию, получившую название пассивные нейроинтерфейсы. «Нас интересуют системы, которые мониторят состояние мозга человека и позволяют оценить какие-то характеристики, и дальше уже воздействовать на человека с помощью различных типов обратной связи, — говорит Александр Храмов. — Одна из таких технологий — это системы, которые анализируют поведение человека при выполнении каких-то рутинных задач и могут оценить количество и вероятность ошибки человека, снижение концентрации внимания. Апофеозом стала система, которая позволяет распределять когнитивную нагрузку между несколькими людьми. То есть анализируя состояние мозга человека, возможно оптимизировать работу. И действительно там парная или тройная работа оказывается намного эффективнее. Такие технологии могут быть полезны и в медицине: мы научились с помощью инвазивных способов, но это были работы на животных, предсказывать эпилептические события и с помощью Гордоновского дуплекса воздействовать на мозг перед эпилептическим разрядом за счет электрической стимуляции мозга».
В Федеральном центре мозга и нейротехнологий разрабатывают технологии, которые работают в обратную сторону. «Мы хотим создать технологии, которые позволяют управлять активностью нейронов и любых каких-то биологических тканей, — объясняет директор центра Всеволод Белоусов. — И здесь нам приходят на помощь принципы синтетической биологии, когда мы можем сенсорные системы, видя их ДНК, переставлять из одних клеток в другие или вообще из одних организмов в другие, и, соответственно, в том числе в нейроны. И заставлять эти нейроны реагировать на какое-то физическое воздействие внешнее. Вот такие антенны называются ионными каналами. Это некая антенна, которая под воздействием импульса — света или тепла — открывается, создает ток ионов через мембрану этого нейрона и, соответственно, нейрон активируется».
«Наиболее известная из таких технологий — это оптогенетика: это когда мы берем из фотосинтезирующих водорослей светочувствительные антенны, вставляем их в нейрон млекопитающих, и мы получаем светочувствительный нейрон, которым можно управлять через оптоволокно имплантированное, например, или, если это нейроны сетчатки, то просто естественным освещением, — продолжает Всеволод Белоусов. — Первое клиническое применение данной технологии — это фотопротезирование сетчатки. Есть такое заболевание — пигменный ретинит, когда палочки умирают и человек слепнет. Но в сетчатке остаются живые нейроны, которые до этого были просто проводами, которые проводили этот сигнал от палочек, колбочек. И вот заразив их безопасным вирусом, который кодирует светочувствительную антенну, можно их сделать светочувствительными, и пациент снова обретает зрение».
Позиция государства в продвижении нейротехнологийПо мнению заместителя министра здравоохранения Павла Пугачева, медицина — это та сфера, где эти нейротехнологии востребованы и уже применяются. «Вопрос в том, как сделать так, чтобы эти технологии стали массовыми. Мы со стороны государства, поскольку, если речь идет о технологиях, которые являются имплантированными изделиями, считаем это все равно медицинским изделием. Мы сейчас идем по тому пути, когда создаем условия для упрощения и ускорения, собственно, самой регистрации медицинских изделий и программного обеспечения. У нас история, связанная с искусственным интеллектом, очень насущная. Для того, чтобы эти программные продукты могли использоваться в практическом здравоохранении», — считает он. Каким образом организовать массовый спрос на нейротехнологии замминистра отметил необходимость понимания насколько готова технология к тиражированию. «Поэтому вот мы здесь, готовы активно в этом участвовать, и наша площадка как Минздрава, она открыта для того, чтобы эту дискуссию на ней проводить», — заявил Павел Пугачев.
Позиция венчурного инвестора
По мнению основателя венчурного фонда Almaz Capital Александра Галицкого, исследователям и разработчикам нужно разделять понятия инвестиции и финансирования, так как это абсолютно два разных механизма работы с деньгами. «У нас воспринимаются бюджетные средства как инвестиции и гранты — как инвестиции, хотя это совершенно разные вещи. Сегодня люди, которые обладают капиталом спонсируют эти технологии, но не инвестируют. Ясно, что, в первую очередь, все открытия и исследования, которые делаются — это, естественно, медицина. Связано это с тем, чтобы решить проблемы человека, сделать его более здоровым или решить его какие-то проблемы», — сказал Александр Галицкий.
Отвечая на вопрос готов ли он инвестировать в проекты по нейроинженерным технологиям, инвестор отметил, что постановка вопроса должна быть «можно ли дойти до инвестиций»? «Да, я верю, что, когда-то будет возможность сделать бэкап мозга человека, потому что появится вечная жизнь на земле, потому что будем продолжать существовать в другом теле, и это будет как бы некая биомасса, по сути дела, которую мы научимся создавать», — отметил Александр Галицкий.
6 шагов для здоровья мозга и блестящей памяти
Невролог Дэвид Перлмуттер разработал программу, которая помогает сохранить эффективность мозга.
Полезные удовольствия
Развлечения и удовольствия полезны для мозга. Во-первых, это помогает снять стресс и снизить его негативное влияние на организм в целом. Во-вторых, занятия, которые требуют освоения новых навыков, способствуют созданию новых нейронов. А это запускает процесс омоложения мозга. Если вы регулярно находите время на интересные занятия, то меньше рискуете страдать от старческого маразма на пенсии.
Если вы все время тратите только на работу и серьезные дела, то лишаете мозг важного и полезного опыта.
Целебное чтение
Научный факт: отсутствие увлечений и хобби повышает риск возникновения болезней. Чтение книг, например, не только приносит удовольствие и помогает отвлечься, но и позволяет организму восстанавливаться и набираться сил. Чтение также стимулирует те зоны мозга, которые иначе остались бы невостребованными.
Чем больше читаете — тем вы сообразительнее.
Лишний вес мешает думать
Лишний вес приводит к проблемам с памятью (а вы же хотите обладать блестящей памятью?) и провоцирует преждевременное старение мозга. Ожирение стимулирует рост количества свободных радикалов и возникновение воспалений, что сокращает количество клеток мозга. Другими словами: если у нас лишний вес, то нам гораздо сложнее думать, учиться и работать. Дэвид Перлмуттер предлагает простое и понятное решение: измените свой рацион.
Продукты для острого ума
Обходите стороной полки с вредными для мозга продуктами. Сразу отправляйтесь к полезным: покупайте яйца, продукты с витаминами В и Е. Пока лето еще не закончилось, не пренебрегайте возможностью поесть ягоды.
Ученые доказали, что если ими кормить старую крысу, то она начнет выполнять трюки не хуже молодой. Например, черника и ежевика содержат антоцианины — мощные антиоксиданты, которые помогают защитить от свободных радикалов мелкие сосуды и улучшают мозговое кровообращение. Когда закончится сезон, можно использовать замороженные ягоды: найти их в магазине легко. А лучше заготовить самим.
Старайтесь съедать полчашки ягод два-три раза в неделю. Не забывайте.
Упражнения для мозга
В отсутствие нагрузки мышцы неизбежно слабеют. То же происходит и с мозгом. Если вам стало сложнее запоминать информацию, если вы не так сконцентрированы, как раньше, если ваши творческие силы уже не те — это явно указывает на то, что клетки мозга нуждаются в «тренировках».
Попробуйте такое упражнение на развитие памяти. Запоминайте группу животных, изображенных на картинке, в течение одной минуты. Дальше пока не читайте.
Теперь, не заглядывая в рисунок, запишите названия животных в алфавитном порядке. Ну как, получилось с первого раза? Если нет, продолжайте тренироваться.
Миф о сладеньком
Сладкое повышает уровень сахара в крови, что вызывает повреждение клеток мозга и провоцирует проблемы с памятью. В этом смысле так называемые натуральные виды сахара, коричневый сахар или мед, ничем не лучше обычного белого. Так что старайтесь как можно жестче ограничивать потребление сахара в любом виде. А то станете «беспамятной сладкоежкой».
Шесть причин прочесть книгу
Наш мозг обладает феноменальными возможностями, и вы можете ими в полной мере воспользоваться — нужно только дать ему необходимые средства. И немного поддержать его работоспособность. Это легко.
Вы узнаете о распространенных заболеваниях мозга
Поймете, находитесь ли вы в группе риска (есть подробный тест)
Узнаете, как возраст, рацион и стресс влияет на работу мозга
А также — какие продукты разрушают мозг
Поймете, как контролировать уровень стресса (это не сложно)
Внутри — тесты и упражнения, которые помогут оценить и улучшить работу мозга.
Информация с сайта blog.mann-ivanov-ferber.ru
Математическая модель мозга позволит ИИ мыслить как человеку
Ученые представили концепцию модели на основе ИИ, которая умеет мыслить как человек. Исследователи уже представили ее первую сборку.
Исследователи объяснили, что специалисты в области когнитивных и нейронаук пытаются понять, как нейронная активность в мозге переходит в язык, математику, логику, рассуждения, планирование и другие функции. Если ученым удастся сформулировать работу мозга в терминах математических моделей, то они откроют возможность для создания систем искусственного интеллекта (ИИ), которые смогут имитировать человеческий разум.
Команда ученых предложила создать концепцию математической модели мозга под названием «взаимодействующие рекуррентные сети». В этой модели мозг разделен на конечное число областей, каждая из которых содержит несколько миллионов нейронов. Внутри каждой области нейроны взаимодействуют друг с другом, причем все они имеют связи с несколькими другими областями. Эти межобластные связи могут быть возбуждены или заторможены.
Эта модель уже обеспечивает случайность, пластичность и торможение. Случайность означает, что нейроны в каждой области мозга соединены случайным образом. Кроме того, различные области имеют случайные связи между собой. Пластичность позволяет менять связи между нейронами и областями под воздействием опыта и обучения. А торможение означает, что в любой момент времени возбуждено ограниченное количество нейронов.
Вместе с группой ученых из различных академических институтов, исследователи подробно описали эту модель в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Пока модель находится на уровне сборки — она умеют совершать набор операций, позволяющих обрабатывать, хранить и извлекать информацию.
Исследователи предполагают, что сборки и сборочное исчисление являются правильной моделью, объясняющей когнитивные функции мозга, такие как рассуждение, планирование и язык. При этом большая часть познания может соответствовать этой модели.
Читайте также:
Новый анализ крови определяет продолжительность жизни человека
Ученые создали переключатель биологических часов
Ученые выяснили, что сверхобогащенное золото образуется как простокваша
Мышление за пределами мозга
Слово «интеллект» в выражении «искусственный интеллект» (ИИ) – не более чем метафора. И хотя вычислительные способности ИИ превышают возможности человека, он не в состоянии понять смысл своих действий. Аргентинский философ и психоаналитик Мигель Бенасайяг полагает, что выразить всю сложность живого существа компьютерным кодом столь же нереально, сколь абсурдно предположение о том, будто машины могут заменить собой человека.
Мигель Бенасайяг отвечает на вопросы Режиса Мейрана
Чем искусственный интеллект отличается от человеческого?
Живой интеллект – не вычислительная машина. Это процесс, тесно связанный с такими понятиями, как эмоциональность, телесность, ошибка. Он предполагает наличие у человека желаний и осознания им собственной истории в долгосрочной перспективе. Человеческий интеллект нельзя рассматривать отдельно от всех других психических и физиологических процессов.
В отличие от людей и животных, осуществляющих мыслительную деятельность при помощи мозга, заключенного в тело, которое, в свою очередь, находится в непосредственном взаимодействии со средой, машина производит вычисления и дает прогнозы, будучи не способной осмыслить свои действия. Вопрос о том, может ли машина заменить собой человека, абсурден по своей сути. Смысл явлениям придает живое существо, а не математические расчеты. Так что различие между живым и искусственным интеллектом прежде всего качественное, а вовсе не количественное, как считают многие ученые, занимающиеся изучением ИИ.
Говорят, что в рамках проекта Google Brain два компьютера научились общаться между собой на «языке», который они сами же и создали и который человек не в состоянии расшифровать. Что вы об этом думаете?
Это нонсенс. На самом деле оба компьютера каждый раз обмениваются информацией по одной и той же схеме, в одинаковой последовательности. Этот процесс ничего общего не имеет ни с языком, ни с общением. Это просто неудачная метафора, как если сказать, что замок «узнает» ключ.
Точно так же некоторые люди говорят, что «дружат» с роботом. Есть даже приложения для смартфона, которые якобы позволяют вести с роботом «диалог». Этой теме посвящен фильм Спайка Джонза «Она» (2013 г.), где операционная система (ОС) сначала задает главному герою вопросы, затем на основании его ответов составляет карту его головного мозга, синтезирует женский голос и вступает с мужчиной в общение, по ходу которого наш герой влюбляется в ОС. Но возможен ли роман между роботом и человеком? Конечно, нет, ведь любовь и дружбу нельзя свести к передаче нервных импульсов в мозге.
Любовь и дружба выходят за рамки человека и даже за рамки взаимодействия двух человек. Когда я говорю, я вношу частичку себя во что-то, что мы с вами разделяем, – в наш язык. То же можно сказать и о любви, дружбе и мышлении – это символические процессы, в которые мы привносим часть себя, становясь их участниками. Никто не думает внутри себя. Разум дает нам энергию для участия в мыслительной деятельности.
В ответ на утверждения, что машина может думать, мы должны отвечать: было бы очень странно, если бы машина думала, учитывая, что даже мозг этого не делает!
То есть вы считаете, что главным недостатком ИИ является сведение сущности живых организмов к коду?
Совершенно верно. Некоторые специалисты в области ИИ, словно мальчишки за игрой в конструктор, настолько увлекаются своими техническими достижениями, что перестают видеть полную картину происходящего и попадают в ловушку редукционизма.
В 1950 году американский математик и основоположник кибернетики Норберт Винер писал в своем труде «Человеческое использование человеческих существ: Кибернетика и общество» о возможности «телеграфирования человека». Сорок лет спустя трансгуманисты развили эту идею и разработали гипотезу о «загрузке», якобы позволяющей представить все объекты реального мира в виде блоков информации, которые можно затем переносить с одного вычислительного устройства на другое.
Идея о том, что живое можно моделировать, представляя его в виде блоков информации, встречается и у французского биолога Пьера-Анри Гуйона, например, с которым я опубликовал сборник интервью Fabriquer le vivant? («Создание живого?», 2012 г.). По его мнению, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) является носителем кода, который можно перенести на другие виды носителей информации. Однако заявляя, что все живое можно описать в виде блоков информации, мы забываем, что сумма этих элементов не является живым организмом, а исследование того, что моделировать в принципе невозможно, нас не интересует.
Немоделируемость живого не подразумевает связь с божественным началом или обскурантизмом, как думают некоторые. Принципы непредсказуемости и неопределенности присутствуют во всех точных науках. Именно поэтому идея трансгуманистов о возможности обладания всеми знаниями мира отражает слепое и совершенно иррациональное преклонение перед технологиями. И если эта идея пользуется такой популярностью, то это лишь потому, что она способна утолить интерес наших современников к метафизическим явлениям. Трансгуманисты мечтают о жизни, где нет места неопределенности. Однако и в повседневной, и в научной деятельности нам приходится сталкиваться с массой неизвестных, случайных обстоятельств, над которыми мы не властны.
Согласно трансгуманизму, благодаря ИИ мы сможем стать бессмертными.
В условиях общества эпохи постмодерна, где мы больше не задумываемся о взаимосвязи между объектами и явлениями и где преобладают тенденции к редукционизму и индивидуализму, на смену платоновской пещере приходит обещание трансгуманистов о вечной жизни. Для греческого философа смысл жизни был не в материальном мире, а в идеях. Трансгуманисты, двадцать четыре века спустя, видят истинную жизнь не в теле, а в алгоритмах. Тело для них есть не более чем симулякр: следует извлечь из него всю необходимую информацию и избавиться от природных недостатков. Именно так они и намереваются достичь бессмертия.
На научных семинарах мне довелось встретиться с рядом членов Университета сингулярности [трансгуманистической направленности], носивших на шее медальон в знак того, что после их смерти их голова будет подвержена криогенной заморозке. Я вижу в этом зарождение новой формы консерватизма, хотя меня самого можно принять за биоконсерватора, поскольку я против философии трансгуманизма. Однако когда мои противники называют меня реакционером, они прибегают к тем же аргументам, что и политики, которые под видом реформ и модернизации разрушают социальные права граждан, обвиняя в консерватизме тех, кто всего лишь стремится сохранить свои права!
Гибрид человека и машины уже стал реальностью. Это также является одной из высших целей трансгуманистов.
Мы еще безмерно далеки от полного понимания жизни и гибридизации. На данном этапе развития биотехнологий мы почти ничего не знаем о жизни, которая представляет собой намного больше, чем моделируемые физико-химические процессы. Несмотря на это, гибридизация машины и живого организма – уже реальность, и новые технологии, несомненно, позволят нам продвинуться в этом еще дальше.
Уже сейчас в нашем распоряжении есть широкий спектр машин, с которыми мы работаем и которым поручаем выполнение многочисленных функций. Вопрос в том, действительно ли нам нужны все эти устройства. Я работал над кохлеарным имплантатом и культурой глухих: миллионы глухих людей требуют признания своей особой культуры – которая не получает достаточного уважения – и отказываются от установки кохлеарного имплантата, предпочитая общаться на языке жестов. Можно ли считать этот инновационный прибор прогрессом, учитывая, что его использование может привести к исчезновению культуры глухих? Ответить на этот вопрос не так-то просто.
Прежде всего мы должны следить за тем, чтобы при гибридизации соблюдался принцип уважения к жизни. Однако сегодня мы являемся свидетелями не столько гибридизации, сколько колонизации живого мира машинами. Массовое распространение всевозможных внешних устройств привело к тому, что многие люди сами уже ничего не помнят. При этом их плохая память не является результатом дегенеративных заболеваний.
Возьмем, к примеру, GPS-навигатор. Исследование среди таксистов в Париже и Лондоне, которые отличаются довольно запутанной сетью улиц, выявило интересные закономерности. Если лондонские таксисты ездили по городу без навигатора, парижане регулярно пользовались GPS. Психологические тесты после трех лет эксперимента показали, что у последних атрофировались подкорковые ядра, отвечающие за ориентацию во времени и пространстве (такая атрофия обратима при условии, что человек перестает пользоваться навигатором). У них развилась своего рода пространственно-временная дислексия. Это и есть последствия колонизации: если выполнение какой-либо функции перекладывается на внешнее устройство, то отвечающие за нее участки мозга атрофируются, а компенсаторные механизмы при этом не включаются.
Что беспокоит вас больше всего?
Меня беспокоит чрезмерная погоня за инновациями. Прогресс сегодня уже никого не интересует. Его вытеснила концепция инновации, которая в корне отлична: если прогресс подразумевает движение вперед, то у инноваций нет ни исходной, ни конечной точки, они не являются ни положительными, ни отрицательными. По этой причине следует относиться к ним критически. Работать с текстом на компьютере намного проще, чем на пишущей машинке Olivetti, которой я пользовался в 1970-х годах, и для меня это очевидный прогресс. Однако на каждом смартфоне установлены десятки различных приложений, но много ли людей задаются вопросом, сколько из них действительно им необходимы? Мудрость заключается в том, чтобы не позволить восхищению перед высокоэффективными и развлекательными технологиями затуманить наш рассудок.
Кроме того, в условиях современного общества, утратившего ориентиры и скептически относящегося к метанарративам, речи трансгуманистов вызывают особое беспокойство: они развивают в людях инфантильность и возводят новые технологии на пьедестал, вместо того чтобы посмотреть на них критическим взглядом. На Западе технические достижения всегда ассоциировались с расширением границ возможного. Еще в XVII веке французский философ Рене Декарт, считавший тело машиной, допускал возможность существования мышления вне тела. Человеку свойственно мечтать о том, что наука поможет нам освободиться от нашего тела и связанных с ним ограничений – а трансгуманисты утверждают, что нашли способ, как это сделать.
Однако мечта о всемогущем постчеловеке с неограниченными возможностями влечет за собой самые различные последствия для общества. Мне кажется, что она даже заслуживает отдельного анализа в связи с распространением религиозных фундаменталистских течений, настаивающих на важности человеческих качеств, заложенных природой. Для меня фундаментализм и трансгуманизм представляют собой две иррациональные крайности, расположенные по разные стороны баррикад.
Фото: Хорди Исерн
Ученые обнаружили неожиданное сходство мозга и яичек
Яички и мозг человека практически идентичны по составу белков и имеют схожие принципы работы, сообщают португальские ученые. По-видимому, именно это становится причиной одновременных патологий мозга и репродуктивной системы у мужчин. Женский мозг, впрочем, имеет ту же степень сходства с яичками.
Более ранние исследования выявили связь между болезнями мозга и сексуальной дисфункцией у мужчин, а также между уровнем интеллекта и качеством спермы. Причины этого не были ясны до конца, однако новые данные, похоже, приоткрывают завесу тайны.
Ученые из Авейрусского университета сравнили белки в 33 типах тканей, включая ткани сердца, кишечника, шейки матки, яичников и плаценты, и обнаружили, что
тестикулы и мозг имеют более 13 тыс. общих белков. Также у мозга и яичек оказалось больше всего общих генов, регулирующих экспрессию этих белков.
«Из 14 315 белков, образующих протеом (совокупность всех белков — «Газета.Ru».) мозга, и 15 687 белков, образующих протеом тестикул, 13 442 встречаются в обоих типах тканей, — пишут авторы работы, опубликованной в журнале Royal Society Open Biology. — Мозг и яички содержат наибольшее количество общих белков по сравнению с другими тканями человеческого тела».
Большинство общих белков участвуют в экзоцитозе (механизме клеточных выделений), развитии тканей и межклеточной коммуникации.
Результаты не слишком удивили исследователей. Несмотря на разные задачи,
мозг и яички имеют много общего в принципах работы. Оба органа потребляют очень много энергии, поэтому для образования и поддержки и нейронов, и гоноцитов (половых клеток) нужны специальные клетки. Кроме того, и нейроны, и клетки семенников имеют общую функцию — выделять определенные вещества (нейромедиаторы в первом случае и мужские половые гормоны — во втором).
В нейронах экзоцитоз приводит к росту аксонов и дендритов, сперматозоидам же он позволяет сливаться с яйцеклеткой.
Кроме того, из-за высокой активности клетки и мозга, и яичек подвержены окислительному стрессу. Он может приводить к поражению клеток и тканей, поэтому мозг защищен гематоэнцефалическим барьером, а яички — гематотестикулярным.
Также у сперматозоидов есть рецепторы к глутамату, глицину, гаммааминомасляной кислоте и другим нейромедиаторам, к которым восприимчивы и нейроны.
«Человеческий нейрон и сперматозоид — очень разные клетки, однако они имеют несколько общих молекулярных особенностей, и огромное количество белков оказались общими для обоих типов клеток, — отмечают исследователи. — Понимание этих сходств и их последствий весьма интересно для научного сообщества».
Процесс, в результате которого такие разные органы обрели общие черты, исследователи сравнивают с конвергентной эволюцией. При ней у разных животных, эволюционировавших в сходных условиях, развиваются похожие особенности. Так мозг и яички, обладая схожим механизмом работы, обрели множество общих белков и генов.
Сходство человеческого мозга и яичек можно объяснить биохимической конвергенцией и участием в сходных процессах, заключают ученые. Обнаруженное сходство может иметь важное клиническое значение — общие белки могут быть связаны с одновременным нарушением функций и мозга, и яичек. Более глубокое изучение роли этих белков поможет в понимании особенностей развития патологий и поиска стратегий борьбы с ними.
«Это малоизученная тема, и необходимо прояснить связь между этими тканями, что позволит понять причины дисфункций, влияющие на мозг и яички одновременно, а также разработать более совершенные методы борьбы с этими дисфункциями», — пишут исследователи.
Хотя исследователи рассматривали сходства между мозгом и яичками с точки зрения поддержки мужского здоровья, мозг женщин имеет ту же степень сходства протеома, что и мужской.
Общий набор генов в тканях мозга и яичек также может говорить о том, что оба этих органа играют роль в видообразовании человека в ходе эволюции. Косвенно на это указывает, в частности, конкуренция сперматозоидов за оплодотворение яйцеклетки и тот факт, что самцы, рожденные от скрещивания животных разных видов, часто менее фертильны — это накладывает на вид репродуктивные ограничения, позволяющие ему держаться в определенных генетических рамках. Однако то, как все эти факторы связаны между собой и как их можно использовать в клинической практике, еще предстоит изучить.
Развитие мозга — обзор
10.1 Преобразование в развитие мозга
Развитие мозга — это длительный процесс, который начинается с момента зачатия и продолжается до второго десятилетия жизни. Мы даем краткое описание пренатальных стадий развития мозга и выделяем продолжение развития в некоторых случаях спустя долгое время после рождения. Дополнительные сведения см. В главе 1 этой книги «Обзор развития мозга».
Нервная ткань является производной эктодермального (внешнего) слоя эмбриона и начинает формироваться через 12–18 дней после зачатия.В течение последующих дней примитивная нервная пластинка складывается сама на себя, образуя бороздку. К концу третьей недели эта бороздка превратилась в трубку, которая затем закрывается сверху и снизу. Этот процесс нейруляции обеспечивает примитивную основу развития мозга и завершается к концу третьей недели беременности.
Как только нервная трубка сформировалась, клетки-предшественники, выстилающие трубку, начинают давать начало множеству классов нейронов и глии, которые в конечном итоге раздуваются до десятков миллиардов.Этот процесс нейрогенеза продолжается в первые послеродовые годы, когда он, наконец, подходит к концу. Как только клетки начинают формироваться, часть из них начинает мигрировать радиально и тангенциально от точки своего происхождения, в конечном итоге создавая кору головного мозга. Этот процесс миграции клеток в основном завершается к 25-й пренатальной неделе, когда всего имеется 6 слоев. Обратите внимание, что кора головного мозга формируется наизнанку, причем сначала формируются самые глубокие слои, а за ними — более поверхностные слои.
Как только незрелый нейрон перемещается в свое заранее определенное место (управляемое комбинацией генетических и гуморальных сигналов), клетки созревают, образуя тела и процессы, такие как дендриты и аксоны. Это, в свою очередь, позволяет нейронам начать процесс установления связей с другими нейронами ( синаптогенез, ). Первые синапсы появляются примерно на 23-й дородовой неделе и сохраняются и в послеродовой период. Важно отметить, что мы производим чрезмерное количество синапсов, за которым следует период сокращения.В зрительной системе, например, пик перепроизводства приходится на первое полугодие жизни, за которым следует сокращение числа взрослых, которое происходит к концу дошкольного периода (например, Huttenlocher, 1994; Huttenlocher, de Courten, Garey , & Ван дер Лоос, 1982). Напротив, пик перепроизводства синапсов в префронтальной коре не происходит примерно до 1 года жизни, при этом обрезка продолжается не только в середине и конце подросткового возраста (Huttenlocher, 1979), но и в некоторых областях префронтальной коры, даже в нижних конечностях. третье десятилетие (Петанджик и др., 2011). Избыточное производство синапсов, по-видимому, в значительной степени находится под генетическим контролем, тогда как процесс отсечения, по-видимому, непропорционально зависит от опыта (Bourgeois, 2001).
Заключительная фаза развития мозга — миелинизация , процесс, при котором некоторые аксоны покрываются жировым веществом — миелином — который ускоряет передачу электрических импульсов. Миелинизация начинается в позднем пренатальном периоде и, в зависимости от области, продолжается и в послеродовой период.Как правило, сенсорные области миелинизируются задолго до областей, связанных с более высокими когнитивными функциями; например, сенсорные корни начинают миелинизироваться в третьем триместре беременности, тогда как области префронтальной коры продолжают миелинизироваться до второго десятилетия жизни. (Превосходный общий обзор развития мозга, написанный для ученых-разработчиков, см. Nowakowski & Hayes, 2012; Stiles, 2008.)
Архитектура мозга
Развитие архитектуры мозга ребенка обеспечивает основу для всего будущего обучения, поведения и здоровья.Мозги строятся с течением времени снизу вверх. Базовая архитектура мозга строится в ходе непрерывного процесса, который начинается до рождения и продолжается во взрослой жизни. Сначала формируются более простые нейронные связи и навыки, за которыми следуют более сложные схемы и навыки. В первые несколько лет жизни каждую секунду формируется более 1 миллиона новых нейронных связей. * После этого периода быстрого распространения связи сокращаются за счет процесса, называемого сокращением, что позволяет цепям мозга стать более эффективными.
Архитектура мозга состоит из миллиардов соединений между отдельными нейронами в различных областях мозга. Эти соединения обеспечивают молниеносную связь между нейронами, которые специализируются на различных функциях мозга. Первые годы — наиболее активный период для установления нейронных связей, но новые связи могут формироваться на протяжении всей жизни, а неиспользуемые связи продолжают сокращаться. Поскольку этот динамический процесс никогда не прекращается, невозможно определить, какой процент развития мозга происходит к определенному возрасту.Что еще более важно, связи, которые формируются на раннем этапе, обеспечивают либо прочную, либо слабую основу для связей, которые образуются позже.
Взаимодействие генов и опыта формирует развивающийся мозг. Хотя гены обеспечивают основу для формирования цепей в головном мозге, эти цепи подкрепляются многократным использованием. Основным ингредиентом этого процесса развития является взаимодействие между детьми и их родителями и другими опекунами в семье или сообществе.В отсутствие ответственного ухода — или если ответы ненадежны или неуместны — архитектура мозга не формируется так, как ожидалось, что может привести к неравенству в обучении и поведении. В конечном итоге гены и опыт работают вместе, чтобы построить архитектуру мозга.
Легче и дешевле сформировать сильные мозговые цепи в первые годы жизни, чем вмешиваться или «исправлять» их позже.Познавательные, эмоциональные и социальные способности неразрывно связаны на протяжении всей жизни. Мозг — это высоко интегрированный орган, и его многочисленные функции действуют согласованно друг с другом. Эмоциональное благополучие и социальная компетентность обеспечивают прочную основу для новых когнитивных способностей, и вместе они являются кирпичиками и строительным раствором архитектуры мозга. Эмоциональное и физическое здоровье, социальные навыки и когнитивно-языковые способности, которые появляются в первые годы жизни, важны для успеха в школе, на рабочем месте и в обществе в целом.
Игра «Архитектура мозга» была разработана, чтобы помочь объяснить науку о раннем развитии мозга — что этому способствует, что мешает и каковы последствия для общества.Токсический стресс ослабляет архитектуру развивающегося мозга, что может привести к пожизненным проблемам в обучении, поведении, а также к физическому и психическому здоровью. Стресс — важная часть здорового развития. Активация стрессовой реакции вызывает широкий спектр физиологических реакций, которые подготавливают организм к борьбе с угрозой. Однако, когда эти реакции остаются активными на высоком уровне в течение значительных периодов времени, без поддерживающих отношений, помогающих их успокоить, возникает токсический стресс.Это может нарушить развитие нейронных связей, особенно в областях мозга, отвечающих за навыки высшего порядка.
* Число «более 1 миллиона новых нейронных соединений в секунду» обновляет более раннюю оценку 700–1000 новых соединений (которая все еще появляется в некоторых печатных публикациях Центра, но по состоянию на апрель 2017 года была обновлена в Интернете и в целом PDF-файлы). Все эти числа являются приблизительными и рассчитываются различными способами, но мы вносим это изменение в наши материалы после тщательного изучения дополнительных данных, на которые мы обратили внимание.Центр глубоко привержен строгому процессу постоянного уточнения того, что мы знаем, и постоянно обязуется обновлять эти знания по мере появления дополнительных данных.
Развитие человеческого мозга | SpringerLink
Абовян В.А., Глезер И.И., Мохова Т.М. 1961. Строение центральной и переходной зон коркового конца слухового анализатора . В кн .: Строение и функции анализатора человека в онтогенезе. Москва, с.202–211.
Абовян В.А., Арутюнова А.С., Глезер И.И. и Мохова Т. 1965 Височная область . В кн .: Развитие детского мозга. Эд. Саркисов С.П. 108–128.
Армстронг Э. 1990. Эволюция мозга. В: Нервная система человека . изд. Паксинос Г. Академическая пресса, стр. 1–16.
Арутюнова А.Я., 1938. Возрастные изменения числа нервных и нейроглиальных клеток человека . Azrb. Med. Ж. 1: 150.
Google ученый
Barron, D.H. 1950. Экспериментальный анализ некоторых факторов, влияющих на формирование структуры трещин коры головного мозга . J. Exp. Зоол., 113: 553–573.
Артикул Google ученый
Басер, Л.С. 1962. Гемиплегия с ранним началом и способность речи с особым акцентом на последствиях полусферэктомии .Мозг, 85: 427–460.
Google ученый
Bergquist, H. 1952. Формирование нейромеров у Homo . Acta Soc. Med. Уп., 57: 23–32.
Google ученый
Биологические таблицы (Tabulae Biologicae) , 1940. Том 20 Рост человека.
Бишоп Д. 1993. Развитие речи после очагового повреждения мозга. В: Развитие Лангая в исключительных обстоятельствах .изд. Епископ Д. и Могфорд К. Хор, Великобритания. Эрльбаум.
Брэдшоу Дж. И Роджерс Л. 1993. Эволюция латеральной асимметрии, языка, использования инструментов и интеллекта . Сан Диего. Академическая пресса.
Google ученый
Чернысев С.П. 1911. Вес человеческого мозга . Санкт-Петербург.
Chi G., MD, Elizabeth C., Dooling, M, Floid H., and Gilles, MD. 1977. Цикл развития человеческого мозга .Анна. Neurol, 1: 86–93.
Артикул Google ученый
Декабан А.С., Садовский А. 1978. Изменения массы мозга в течение жизни человека . Анна. Neurol, 4: 345–356.
Артикул Google ученый
Дуп А.Дж., и Куль К.П. 1999. Пение птиц и человеческая речь . Анну. Rev. Neurosci., 22: 567–631.
Артикул Google ученый
Галабурда А.М. 1995. Анатомические основы церебрального доминирования . В : Асимметрия мозга . Эд. Дэвидсон Р. и Хугдал Р. Кембридж, Ма. Пресса MIT.
Google ученый
Geschwind N., and Levitsky W. 1968. Человеческий мозг: лево-правые асимметрии в височной области речи . Наука, 161: 186–187.
Google ученый
Гешвинд Н. 1979. Специализации человеческого мозга . Sci. Am., 241: 180–199.
Google ученый
Глезер И.И. 1956. Взаимосвязь между ростом и развитием пирамидных клеток различных цитоархитектонических областей лобной доли в постнатальном онтогенезе человека . Вестн. Моск. Гос. Univ. 2: 103.
Google ученый
Goldman-Rakic P.S. 1980 г. Морфологические сопоследовательности пренатальных повреждений головного мозга приматов . Прог. Brain Res., 53: 3–19.
Google ученый
Hochstetter F. 1915. Beiträge zur entwickklungsgschichte des menschlichen gehirns. I. Teil . Deuticke. Вена.
Хофман М.А. 1989. Об эволюции и геометрии мозга у млекопитающих . Прог. Neurobiol., 32: 137–158.
Артикул Google ученый
Холлоуэй Р.L. 1995. К синтетической теории эволюции человеческого мозга . В : Происхождение человеческого мозга . Эд. Changeux J.P. и Chavaillon J. Clarendon Press, Oxford, p. 42–60.
Google ученый
Ивасаки Н., Хамано К., Окада Й., Хоригоме Й., Накаяма Дж., Такея Т., Такита Х. и Нос Т. 1997. Объемная количественная оценка развития мозга с использованием МРТ . Нейрорадиология, 39: 841–846.
Артикул Google ученый
Кир Л.E. 1977. Желудочки головного мозга: филогенетическое и онтогенетическое исследование . В : Радиология черепа и головного мозга: анатомия и патология . изд. Ньютон Т.Х., Поттс Д.Г. Мосби. Сент-Луис, стр. 2787–2914.
Google ученый
Кононова Е.П., 1948. Развитие лобной области мозга человека при внутриутробной жизни . Тр. Inst. Мозга., С. 6.
Костович И.1990. Структурная и гистохимическая реорганизация префронтальной коры человека в перинатальном и постнатальном периоде жизни . Прогр. Brain Res., 85: 223–240.
Google ученый
Костович И., Ракич П. 1990. История развития переходной зоны субпластинки в зрительной и соматосенсорной коре головного мозга макак обезьяны и человеческого мозга . J. Comp. Neurol., 297: 441–470.
Артикул Google ученый
Кукуев Л.A. 1955. Взаимосвязь между корковым ядром моторного анализатора и прилегающей подкоркой в процессе развития человека . Автореферат диссертации. Москва.
Larroche J.C. 1962. Quelques аспекты anatomiques du développement cérébral . Биол. Неонат., 4: 126–153.
Google ученый
LeDouarin N.M., and Catalá M. 1997. Новый взгляд на нейруляцию у амниот.В: Симпозиум Танигучи по биологии развития , IX: 62–65.
Лемир Р.И., Лозер Дж.Д., Лич Р.В. и Элворд Э.С. 1975. Нормальное и ненормальное развитие нервной системы человека . Херпер и Роу. Хагерстаун, Мэриленд
Google ученый
Lenneberg E.H. 1967. Биологические основы языка . Нью-Йорк. Вайли.
Google ученый
МакКасленд Дж.S. 1987. Нейронный контроль производства песен птиц . J. Neurosci., 7: 23–39.
Google ученый
Макнейладж П.Ф., Стаддерт-Кеннеди М.Г. и Линдблом Б. 1987. Пересмотр отношения к приматам . Behav. And Brain Sci., 10: 247–303.
Артикул Google ученый
Марин-Падилла М. 1978. Двойное происхождение неокортекса млекопитающих и эволюция корковой пластинки .Анат. Эмбриол., 152: 109–126.
Артикул Google ученый
Mrzljak L., Uylings H.B.M., Van Eden C.G. и Judas M. 1990. Развитие нейронов в префронтальной коре головного мозга человека на пренатальной и постнатальной стадиях . Прогресс в исследованиях мозга. 85: 185–222.
Артикул Google ученый
Михайлет В.Я. 1952. Увеличение веса мозга при внутриутробном развитии человека .Науч. Зап. Ужгородск. Гос. Ун-та, 5, сб. Stud. Работа Ужгород. 2: 47.
Google ученый
Минаева В.М. 1948. Постнатальный онтогенез верхней теменной области . Тр. Inst. Мозга. p: 6.
Миодонски А. 1974. Ангиоархитектоника и цитоархитектоника (импрегнация Modo Golgi-Cox) структура фиссурального лобного неокортекса собаки . Folia Biol., 22: 237–279.
Google ученый
Мора Ф., and Peña A. 1998. Desarrollo cerebral y adolescencia. В: Sociopatologia de la adolescencia . с: 57–70. Farmaindustria. Мадрид.
Морган М. 1977. Эмбриология и наследование асимметрии . В : Латерализация нервной системы . Эд. Гарнард С., Доти Р., Голдштейн Л., Джейнс Дж. И Краутхамер Г. Нью-Йорк. Академическая пресса.
Google ученый
Мосс М.Л. и Янг Р. В. 1960. Функциональный подход к краниологии . Am J. Phys. Антрополь, 18: 281–292.
Артикул Google ученый
Мюллер Ф. и О’Рахилли Р. 1983. Первое появление основного отдела человеческого мозга на стадии 9 . Анат. Эмбриол., 168: 419–432.
Артикул Google ученый
Мюллер Ф. и О’Рахилли Р.1985. Первое появление нервной трубки и зачатка зрительного нерва у человеческого эмбриона на стадии 10 . Анат. Эмбриол., 172: 157–169.
Артикул Google ученый
Мюллер Ф. и О’Рахилли Р. 1987. Развитие человеческого мозга, закрытие каудальных нейропор и начало вторичной нейруляции на стадии 12 . Анат. Эмбриол., 176: 413–430.
Артикул Google ученый
Мюллер Ф., и O’Rahilly R. 1990a. Человеческий мозг на стадиях 18–20, включая сосудистые сплетения, амигдалоидные и перегородочные ядра . Анат. Эмбриол., 182: 285–306.
Google ученый
Мюллер Ф. и О’Рахилли Р. 1997. Время и последовательность появления нейромеров и их производных в стадиях человеческих эмбрионов . Acta Anat., 158: 83–99.
Артикул Google ученый
Nottebohm F.1994. Пение контуров птичьего мозга как модельная система для изучения вокального обучения, общения и манипуляций . Обсуждения в неврологии, 10: 72–80.
Google ученый
О’Рахилли Р. и Мюллер Ф. 1981. Первое проявление нервной системы человека на стадии 8 . Анат. Эмбриол., 163: 1–13.
Артикул Google ученый
О’Рахилли Р., и Мюллер Ф. 1986. Мозговые оболочки в развитии человека. J. Neuropathol . Exp. Neurol., 45: 588–608.
Google ученый
Orts Llorca F. 1985. Desarrollo del sistema nervioso. В: anatomía humana . Томо II, стр. 31–92.
Преображенская Н.С. 1948. Постнатальное развитие затылочной области головного мозга человека . Тр. Inst. Мозга., 6: 44–77.
Google ученый
Преображенская Н.С. 1961. Строение и функции анализатора человека в онтогенезе . изд. Саркисов С.А., с. 246. Москва.
Прейсс Т.М. и Каас Дж. М. 1999. Эволюция человеческого мозга . В : Основы нейробиологии . Эд. Зигмонд, Блум, Лэндис, Робертс и Сквайр. Academic Press, Сан-Диего. CA.
Google ученый
Радинский Л. 1976а. Церебральные подсказки . Nat. Ист., 85: 54–59.
Google ученый
Ракич П. 1981. События развития, ведущие к ламинарной и ареальной организации неокортекса . В : Шмитт Ф.О. изд. Организация коры головного мозга . MIT Press. Кембридж, Массачусетс, стр. 7–28.
Google ученый
Ракич П., Гольдман-Ракич П.С. 1982. Развитие и модифицируемость коры головного мозга .Neuroc. Res. Прогр. Бюл., 20: 427–611.
Google ученый
Сабан Р. 1995. Изображение ископаемого мозга человека: эндокраниальный слепок и менингеальный сосуд у молодых и взрослых субъектов . В : Происхождение человеческого мозга . Эд. Changeux J.P. и Chavaillon J. Clarendon Press. Оксфорд, стр. 11–41.
Google ученый
Скамон Р. и Хесдорфер Х.1935. Рост нервной системы человека . Proc. Soc. Exptl. Биол. Med., Стр. 33.
Smart I.H.H .; и МакШерри Г. 1986a. Образование спирали в коре головного мозга хорька. I. Описание внешних изменений . J. Anat., 146: 141–152.
Google ученый
Smart I.H.H. и McSherry G.M. 1986b. Образование спирали в коре головного мозга хорька. II. Описание внутренних гистологических изменений .J. Anat., 147: 27–43.
Google ученый
Спрингер С.П., Дойт Г. 1998. Ассинхронизация на протяжении всего срока службы . В : Лево-правое полушарие. Перспективы когнитивной нейробиологии . Эд. Аткинсон Р.С., Линдзи Г., Томпсон Р.Ф., У. Фриман и компания, Нью-Йорк.
Google ученый
Станкевич И.А. 1948. Развитие островковой области мозга человека в послеродовой период .Тр. Inst. Мозга, 6: 130–151.
Google ученый
Станкевич И.А. 1961. Строение и функции анализатора человека в онтогенезе . изд. С.А.Саркисов. п. 86. Москва.
Тобиас П.В. 1995. Мозг первых гоминидов . В : Происхождение человеческого мозга Ред. Changeux J.P. и Chavaillon J. Clarendon Press, Oxford, p. 61–83.
Google ученый
Тодд П.М. 1982. Геометрическая модель кортикальной складки простого сложенного мозга . J. Theor. Биол., 97: 529–538.
Артикул Google ученый
Vaage S. 1969. Сегментация примитивной нервной трубки у куриных эмбрионов (Gallus domesticus). Морфологическое, гистохимическое и авторадиографическое исследование . Объявление. в Анат. Наб. и клеточная биология.
Вьей-Грожан И., Хант П., Gulisano M., Boncinelli E., and Thorogood P. 1997. Экспрессия гена Branchial HOX и черепно-лицевое развитие человека . Dev. Биол., 183: 49–60.
Артикул Google ученый
Volpe J.J. 1995. Неврология новорожденных . 3 рд изд. Saunder. Филадельфия.
Google ученый
Wada J.A., Clarke R., and Hamm A. 1975. Асимметрия полушарий головного мозга у людей, корковые речевые зоны у 100 взрослых и 100 младенцев, мозг Arc.Neurol., 32: 239–246.
Google ученый
Уолш К. и Рид К. 1995. Клеточные линии и паттерны миграции в развивающейся коре головного мозга. В кн .: Развитие коры головного мозга . Обнаружена Ciba. Symp., С.21–40.
Welker W. 1990. Почему появляются трещины и складки коры головного мозга? Обзор детерминант извилин и борозд. В коре головного мозга. Том 8B. Сравнительная структура и эволюция коры головного мозга , часть II, изд.Джонс Э.Дж., Питерс А., The Cortex. Пленун Пресс. п. 3–136.
Woods B.T. и Teuber H.L.1978. Изменение картины детской афазии . Анна. Neurol., 3: 273–280.
Артикул Google ученый
Яколев П., Лекур А. 1967. Миелогенетические циклы регионального созревания мозга. В: Региональное развитие мозга в раннем детстве . Эд. Минковский. A. Oxford Blackwell Scientific, стр.3–70.
Как эволюционировал человеческий мозг?
Как с годами эволюционировал человеческий мозг?
—Эмма Шахнер, Солт-Лейк-Сити
Джон Хоукс , профессор антропологии Университета Висконсин-Мэдисон, отвечает:
Люди известны своим большим умом. В среднем размер мозга приматов почти вдвое больше, чем ожидается у млекопитающих того же размера.За почти семь миллионов лет человеческий мозг утроился в размерах, причем большая часть этого роста пришлась на последние два миллиона лет.
Определить изменения мозга с течением времени сложно. У нас нет древних мозгов, которые можно было бы взвесить на весах. Однако мы можем измерить внутреннюю часть древних черепов, и несколько редких окаменелостей сохранили естественные слепки внутренней части черепов. Оба подхода к изучению ранних черепов дают нам данные об объемах древнего мозга и некоторые подробности об относительных размерах основных областей мозга.
В течение первых двух третей нашей истории размер мозга наших предков был в пределах диапазона мозга других обезьян, живущих сегодня. Вид известной окаменелости Люси, Australopithecus afarensis , имел черепа с внутренним объемом от 400 до 550 миллилитров, тогда как черепа шимпанзе вмещали около 400 мл, а гориллы — от 500 до 700 мл. В это время мозг австралопитека и мозга начал демонстрировать незначительные изменения в структуре и форме по сравнению с мозгом обезьян.Например, неокортекс начал расширяться, реорганизуя свои функции, перейдя от обработки зрительной информации к другим областям мозга.
В последней трети нашей эволюции почти все сказалось на размере мозга. Homo habilis , первый представитель нашего рода. Homo , появившийся 1,9 миллиона лет назад, наблюдал скромный скачок в размере мозга, включая расширение связанной с языком части лобной доли, называемой областью Брока. Первые ископаемые черепа Homo erectus , 1.8 миллионов лет назад мозг имел в среднем чуть больше 600 мл.
Отсюда этот вид начал медленное движение вверх, достигнув отметки более 1000 мл к 500000 лет назад. Ранний Homo sapiens имел мозг в пределах диапазона сегодняшних людей, в среднем 1200 мл или более. Поскольку наша культурная и языковая сложность, диетические потребности и технологическое мастерство на этом этапе сделали значительный скачок вперед, наш мозг вырос, чтобы приспособиться к изменениям. Изменения формы, которые мы видим, подчеркивают области, связанные с глубиной планирования, общения, решения проблем и другими более продвинутыми когнитивными функциями.
По некоторой эволюционной иронии, последние 10 000 лет человеческого существования фактически уменьшили наш мозг. Ограниченное питание сельскохозяйственных популяций могло быть важной движущей силой этой тенденции. Однако в индустриальных обществах за последние 100 лет размер мозга увеличился по мере увеличения детского питания и снижения заболеваемости. Хотя прошлое не предсказывает будущую эволюцию, большая интеграция с технологиями и генной инженерией может катапультировать человеческий мозг в неизведанное.
Программа «Происхождение человека» Смитсоновского института
Большие мозги: сложные мозги для сложного мира
Эндокасты Homo erectus (слева) и Homo sapiens (справа) демонстрируют быстрое увеличение размера мозга.
(Джеймс Ди Лорето и Дональд Х. Херлберт, Смитсоновский институт)Когда первые люди столкнулись с новыми экологическими проблемами и развили более крупные тела, у них развился более крупный и более сложный мозг.
Большой сложный мозг может обрабатывать и хранить большой объем информации. Это было большим преимуществом для первых людей в их социальных взаимодействиях и встречах с незнакомыми местами обитания.
В ходе эволюции человека размер мозга увеличился втрое. Современный человеческий мозг — самый большой и сложный из всех ныне живущих приматов.
Размер мозга медленно увеличивается
6–2 миллиона лет назад
В это время первые люди начали ходить прямо и изготавливать простые инструменты.Размер мозга увеличился, но незначительно.
Увеличение мозга и тела
От 2 миллионов до 800 000 лет назад
В этот период времени первые люди распространились по земному шару, встречая множество новых сред на разных континентах. Эти проблемы, наряду с увеличением размера тела, привели к увеличению размера мозга.
Размер мозга быстро увеличивается
800 000–200 000 лет назад
Размер человеческого мозга наиболее быстро увеличивался во время резкого изменения климата.Более крупный и сложный мозг позволял древним людям этого периода времени взаимодействовать друг с другом и со своим окружением новыми и разными способами. По мере того, как окружающая среда становилась все более непредсказуемой, наши предки выживали более крупный мозг.
Почему внезапное увеличение размера мозга?
Графики, показывающие изменения климата и изменения объема мозговой коробки. Предоставлено Karen Carr Studios
(© Авторское право Смитсоновского института)На верхнем графике показаны колебания климата Земли за последние 3 миллиона лет.Обратите внимание, насколько увеличились колебания между 800 000 и 200 000 лет назад. Чтобы построить этот график, ученые изучили окаменелости крошечных организмов, обнаруженные в кернах океанических отложений.
Нижний график показывает, как размер мозга увеличился за последние 3 миллиона лет, особенно между 800 000 и 200 000 лет назад. Большой мозг, способный обрабатывать новую информацию, был большим преимуществом во времена резких изменений климата. Чтобы построить этот график, ученые измерили полости мозга более 160 ранних человеческих черепов.
Свидетельства древнего мозга
Эндокасты — это копии внутренней части ранних и современных черепных коробок человека. Они представляют размер и форму мозга, который когда-то занимал мозговые оболочки.
Как производятся эндокасты?Мозги не окаменелости. Они портятся, оставляя полость внутри черепной коробки.
Иногда отложения заполняют полость и затвердевают, образуя естественный эндокаст. Ученые также изготавливают для изучения искусственные эндокасты, подобные приведенным выше.
Чтобы точно измерить размер мозга, ученые извлекают эндокаст из мозговой коробки и записывают его объем или используют компьютерную томографию для измерения внутренней части мозговой коробки.
Сравните свой мозг с мозгом шимпанзе
Люди — приматы, а шимпанзе — наши ближайшие из ныне живущих родственников.
Мозг самых первых людей по размеру был аналогичен мозгу шимпанзе. Но со временем мозг человека и шимпанзе эволюционировал несколькими разными важными способами.
Скорость роста
Мозг шимпанзе быстро растет еще до рождения. Вскоре после рождения рост прекращается. Изображение любезно предоставлено Karen Carr Studio.
(© Авторское право Смитсоновского института)Человеческий мозг быстро растет до рождения в течение первого года жизни и в детстве. Изображение любезно предоставлено Karen Carr Studios
(© Авторское право Смитсоновского института)Соединения
В височной коре головного мозга шимпанзе меньше белого вещества, что отражает меньшее количество связей между нервными клетками.
У людей гораздо больше белого вещества в височной коре, что отражает больше связей между нервными клетками и большую способность обрабатывать информацию.
Размер
Средний вес мозга взрослого шимпанзе: 384 г (0,85 фунта)
Средний вес современного человеческого мозга: 1352 г (2,98 фунта)
Преимущества и затраты большого мозга
Вес мозга в сравнении с потребностями в энергии. Изображение любезно предоставлено Karen Carr Studios
(© Авторское право Смитсоновского института)Преимущества
Современный человеческий мозг может:
— хранить информацию за многие десятилетия;
— сбор и обработка информации, а затем выдача вывода за доли секунды;
— решайте проблемы и создавайте абстрактные идеи и образы.
Он также может делать гораздо больше.
Стоимость
— Большой мозг поглощает энергию. Ваш мозг составляет 2 процента веса вашего тела, но использует 20 процентов вашего запаса кислорода и получает 20 процентов вашего кровотока.
— Большой мозг означает большую голову, что делает роды более трудными и болезненными для человеческих матерей, чем для других приматов.
Раннее развитие мозга и здоровье
Ранние годы жизни ребенка очень важны для последующего здоровья и развития .Одна из основных причин — насколько быстро растет мозг, начиная с рождения и до раннего детства. Хотя мозг продолжает развиваться и изменяться во взрослой жизни, первые 8 лет могут заложить основу для будущего обучения, здоровья и жизненного успеха.
Насколько хорошо развивается мозг, зависит не только от генов, но и от многих факторов, таких как:
- Правильное питание с начала беременности
- Воздействие токсинов или инфекций
- Опыт общения ребенка с другими людьми и миром
Забота и отзывчивый уход за телом и душой ребенка — ключ к поддержке здорового развития мозга.Положительный или отрицательный опыт может влиять на развитие ребенка и иметь последствия на всю жизнь. Родители и опекуны нуждаются в поддержке и необходимых ресурсах, чтобы заботиться о теле и душе своего ребенка. Правильный уход за детьми, начиная с рождения и продолжая в детстве, гарантирует, что мозг ребенка хорошо растет и полностью раскрывает свой потенциал. CDC работает над тем, чтобы защитить детей, чтобы у их мозга было здоровое начало.
Важность опыта раннего детства для развития мозга
Дети рождаются готовыми к учебе и имеют множество навыков, которым нужно учиться в течение многих лет.Они зависят от родителей, членов семьи и других опекунов как от своих первых учителей, которые развивают необходимые навыки, чтобы стать независимыми и вести здоровую и успешную жизнь. На то, как растет мозг, сильно влияет опыт общения ребенка с другими людьми и миром. Забота о разуме имеет решающее значение для роста мозга. Дети растут и учатся лучше всего в безопасной среде, где они защищены от пренебрежения и от экстремальных или хронических стрессов. Внешняя икона с множеством возможностей для игр и исследований.
Родители и другие лица, осуществляющие уход, могут поддерживать здоровый рост мозга, разговаривая со своим ребенком, играя с ним и заботясь о нем. Дети лучше всего учатся, когда родители по очереди разговаривают и играют, и развивают навыки и интересы ребенка. Воспитание ребенка, понимание его потребностей и чуткое реагирование помогает защитить мозг ребенка от стресса. Общение с детьми и ознакомление их с книгами, рассказами и песнями помогает укрепить язык и общение детей, что помогает им учиться и добиваться успехов в школе.
Стресс и травмы могут иметь долгосрочные негативные последствия для детского мозга, тогда как разговоры, чтение и игры могут стимулировать рост мозга. Обеспечение родителей, опекунов и лиц, обеспечивающих уход за детьми младшего возраста, ресурсами и навыками для оказания безопасной, стабильной, заботливой и стимулирующей помощи является важной целью общественного здравоохранения.
Когда дети подвергаются риску, отслеживание развития детей и обеспечение того, чтобы они достигли основных этапов развития, может помочь обеспечить раннее обнаружение любых проблем и возможность для детей получить необходимое вмешательство.
Узнайте больше о поддержке опыта раннего детства:
Здоровое начало для мозга
Чтобы правильно учиться и расти, мозг ребенка должен быть здоровым и защищенным от болезней и других рисков. Содействие развитию здорового мозга можно начинать еще до беременности. Например, здоровая диета и правильные питательные вещества, такие как достаточное количество фолиевой кислоты, будут способствовать здоровой беременности и здоровой нервной системе у растущего ребенка. Прививки могут защитить беременных женщин от инфекций, которые могут нанести вред мозгу будущего ребенка.
Во время беременности мозг может подвергаться различным рискам, например, инфекционным заболеваниям, таким как цитомегаловирус или вирус Зика, воздействию токсинов, в том числе от курения или алкоголя, или когда беременные матери испытывают стресс, травмы или психические расстройства. как депрессия. Регулярное медицинское обслуживание во время беременности может помочь предотвратить осложнения, в том числе преждевременные роды, которые могут повлиять на мозг ребенка. Скрининг новорожденных может выявить состояния, которые потенциально опасны для мозга ребенка, такие как фенилкетонурия (ФКУ).внешний значок
Здоровый рост мозга в младенчестве по-прежнему зависит от правильного ухода и питания. Поскольку мозг детей все еще растет, они особенно уязвимы для травм головы, инфекций или токсинов, таких как свинец. Детские вакцины, такие как вакцина против кори, могут защитить детей от опасных осложнений, таких как отек мозга. Обеспечение родителям и опекунам доступа к здоровой пище и местам для жизни и игр, которые являются здоровыми и безопасными для их ребенка, может помочь им в обеспечении более заботливого ухода.
Узнайте больше о рекомендуемом уходе:
Что делает CDC для поддержки раннего здоровья мозга?
CDC стремится поддерживать здоровье мозга в раннем возрасте с помощью программ, основанных на фактических данных, и партнерства внутри сообществ. Ниже приведены лишь несколько примеров программ CDC, которые поддерживают раннее здоровье мозга:
Как развивается мозг?
Мы не можем видеть их глазами, но наши тела состоят из триллионов клеток. Учитывая невероятное количество и разнообразие клеток, которые у нас есть во взрослом возрасте, трудно поверить, что мы начинали как одна крошечная торжественная клетка.
Как такая сложная вещь возникла только из одной клетки?В удивительно сложной серии событий на ранних сроках беременности одна оплодотворенная клетка делится на небольшую массу идентичных клеток, известных как стволовые клетки. Стволовые клетки отличаются тем, что они могут превращаться практически в любой тип клеток в организме; волосы, кожа, кости, нервные клетки. По мере того, как эти клетки продолжают размножаться, определенные гены внутри клеток включаются и через химические сигналы начинают давать инструкции, помогая в развитии
Что делает нервная трубка?При делении клетки разделяются на три зародышевых листка, известных как энтодерма, мезодерма и эктодерма.
Примерно на третьей неделе беременности или развития нервная трубка начинает формироваться в слое эктодермы. Нервная трубка — это первая ступень развития мозга. В нервной трубке создаются особые стволовые клетки, известные как клетки-предшественники нейронов. Клетки-предшественники нейронов непрерывно делятся, образуя при каждом делении две новые клетки-предшественники.
Примерно через шесть недель беременности нейральные предшественники начинают делиться по-новому: каждое деление создает одну клетку-предшественницу и один нейрон.Задняя часть нервной трубки будет создавать нейроны спинного мозга, в то время как передняя часть нервной трубки производит нейроны, которые в конечном итоге станут частью мозга. В отличие от нейронных клеток-предшественников нейроны больше не могут делиться.
Куда деваются нейроны?По мере создания новых нейронов они мигрируют из нервной трубки в новые места назначения, чтобы сформировать части головного и спинного мозга. Сложные химические сигналы определяют, куда будут мигрировать новые нейроны и в какие структуры мозга они в конечном итоге вносят свой вклад.Эти химические сигналы, как карта, указывают направление каждому нейрону. Когда нейроны достигают конца своего пути, им пора открывать магазин. У них растут особые ветви, известные как дендриты и аксоны, которые соединяются с другими нейронами.
Нейроны также созревают с помощью не нейронных клеток, называемых глия. Глиальные клетки не только передают химические сигналы, такие как панировочные сухари, но иногда также могут обеспечивать физическую архитектуру, способствующую миграции. Например, глиальные клетки, известные как глия Бергмана, действуют как ветвь, по которой два нейрона мозжечка, клетки Пуркинье и гранулярные клетки, будут подниматься через мозг к своему конечному месту назначения — мозжечку. Что меняется после рождения?Развивающийся мозг вовлекается в замысловатый танец с внешней средой и является губкой для информации. На раннем этапе развития каждую секунду формируется от 700 до 1000 новых нейронных связей.
Эти ранние связи являются фундаментальной основой и предшественниками более сложных связей в будущем. Хотя для новых нейронов очень важно формировать долговременные связи, не менее важно отсечь ненужные связи.Этот процесс, известный как синаптическая обрезка, позволяет сохранить только очень важные и полезные связи, в то время как неиспользуемые связи между нейронами удаляются. Синаптическая обрезка часто происходит в раннем детстве, но также происходит в подростковом и взрослом возрасте.
Регулируются не только связи между нейронами, но и фактическое количество нейронов регулируется так называемой запрограммированной смертью клеток или апоптозом.