На сколько процентов изучен мозг человека: что мы знаем о нем и как собираемся изучать дальше

Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить

https://ria.ru/20181204/1539632945.html

Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить

Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить — РИА Новости, 04.12.2018

Тайны мозга: невероятная способность человека, которую не удалось объяснить

Нейрофизиологи пытаются понять природу человеческого сознания, изучая клауструм — крошечную прослойку серого вещества глубоко в мозге. Несмотря на применение… РИА Новости, 04.12.2018

2018-12-04T08:00

2018-12-04T08:00

2018-12-04T08:10

наука

сша

франция

френсис крик

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/153349/84/1533498432_0:0:1037:583_1920x0_80_0_0_6c5ab3420651188c8ae58433d5be7947.jpg

МОСКВА, 4 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Нейрофизиологи пытаются понять природу человеческого сознания, изучая клауструм — крошечную прослойку серого вещества глубоко в мозге. Несмотря на применение самых изощренных технологий, они пока не могут сказать, как «серые клетки» превращают потоки разрозненной информации от органов восприятия в яркий внутренний мир. О новейших гипотезах формирования сознания — в материале РИА Новости. За оградой мозгаВ 2017 году ученые из Алленского института наук о мозге (США) открыли самые длинные нейроны. Для этого они вывели особую породу лабораторных мышей, чувствительных к определенному препарату, запускавшему в организме грызунов выработку зеленого флуоресцентного белка, который окрашивал нейроны в клауструме. Таким образом исследователи увидели, как нейроны опутывают своими отростками весь мозг. Некоторые были связаны почти со всеми отделами, получающими информацию от органов чувств и ответственными за поведение. Руководитель этого исследования Кристоф Кох предполагает, что клауструм служит источником сознания. Эту гипотезу он высказал в 2005 году в статье, написанной в соавторстве с Френсисом Криком, нобелевским лауреатом, открывшим структуру ДНК.Крик и Кох сравнили мозг с оркестром под управлением дирижера. Музыканты могут играть и без него, но слаженности не получается, выходит какофония. На роль дирижера ученые предложили клауструм. В переводе с латыни это слово означает «спрятанный», в русском языке принят термин «ограда мозга».Сетевой хабКлауструм — это тоненький нерегулярный слой серого вещества в обоих полушариях, который легко не заметить. Он находится между инсулярной корой и путаменом (базальным ядром). Обнаружен у большинства млекопитающих, но его назначение остается загадкой: из-за глубинного расположения он недоступен для непосредственного изучения. В клауструме по сравнению с корой головного мозга нет большого разнообразия нейронов. Зато некоторые тянутся отростками во все отделы коры, считывающие информацию органов восприятия. Нейроны передают данные в клауструм и обратно, обмен информацией идет с другими отделами, отвечающими за движение, поведение, память.Включенность клауструма в нейронную сеть, а также проходящие через него потоки информации из внешнего мира исключительны. Это подтолкнуло Крика и Коха к гипотезе о том, что клауструм служит источником сознания. Они призвали научный мир активизировать работу в этом направлении, тем более что все технологии для этого изобретены. Таким образом, феномен сознания, которым до сих пор занимались исключительно философы и психологи, оказался в центре внимания естественных наук.Внутренний гомункулусДля людей всегда было проблемой объяснить, как человек воспринимает внешний мир и формирует внутренний. Пришлось изобретать хитрые схемы, суть которых сводится к тому, что в природе существуют две субстанции — духовная и материальная.Платон допускал особый мир идей, к которому относится и душа человека. Декарт говорил о духе, который мы воспринимаем с помощью шишковидной железы мозга. Тех, кто доказывает, что духовный мир главнее материального, называют идеалистами. Их крайняя точка зрения состоит в том, что, кроме мира идей, мы ничего не знаем, ничего за пределами нашего сознания не существует.Материалисты настаивают на том, что духовный мир — это результат работы мозга и наших органов чувств, воспринимающих реальный мир.Спор идеалистов и материалистов продолжается более двух с половиной тысяч лет, и наконец в наше время появился шанс решить его с помощью научных методов.Клауструм как место возникновения сознания — это лишь рабочая гипотеза, позволяющая проверить некоторые наблюдения научными методами. К примеру, тот факт, что человек не может разделить поток сознания на части и воспринимать их по отдельности.Сидя в парке солнечным днем, мы осознаем все сразу и целиком: тепло, свет, яркие краски вокруг, звуки, запахи. Кто-то должен обрабатывать и объединять разрозненные электрические сигналы нейронов. Значит, в мозге есть специальный орган, к примеру клауструм, который координирует выходящие из коры головного мозга данные от каждого органа чувств и преобразует их в единый поток, наполняющий сознание.В поисках нейронов сознанияИдея о том, что в мозге существует некая колыбель сознания, страдает серьезными недостатками. Критики этой гипотезы справедливо отмечают, что опыты по отключению сознания через стимуляцию клауструма электродами проводили только на одном пациенте-эпилептике и распространять выводы на здоровых людей некорректно. Высокая плотность рецепторов в клауструме, воспринимающих психоактивное вещество сальвинорин А, приводящее к потере сознания, — тоже не аргумент, так как они есть и в других отделах мозга.Американские ученые наблюдали за 171 ветераном вьетнамской войны с проникающими повреждениями мозга, а также за больными после удаления опухоли мозга. Все пациенты периодически теряли сознание. Причем частота и длительность этих приступов не зависела от того, поврежден ли у пациентов клауструм. Кох и его коллеги продолжают искать нейронные механизмы, обеспечивающие сознание. Теория, на которую они опираются, рассматривает его как побочный продукт работы такого сложного сетевого органа, как мозг.В частности, из этой теории следует, что никакая, даже самая совершенная компьютерная программа не будет обладать сознанием. В своей последней статье в журнале Scientific American Кох заключает:»Сознание не может быть вычислено, оно может быть только встроено в структуру системы».

https://ria.ru/20181115/1532746362.html

https://ria.ru/20180824/1527090829.html

https://ria.ru/20180816/1526608414.html

сша

франция

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/153349/84/1533498432_0:0:785:588_1920x0_80_0_0_19b0d5189604b7331b248c57b5a3b6dc.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, франция, френсис крик

Наука, США, Франция, Френсис Крик

МОСКВА, 4 дек — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Нейрофизиологи пытаются понять природу человеческого сознания, изучая клауструм — крошечную прослойку серого вещества глубоко в мозге. Несмотря на применение самых изощренных технологий, они пока не могут сказать, как «серые клетки» превращают потоки разрозненной информации от органов восприятия в яркий внутренний мир. О новейших гипотезах формирования сознания — в материале РИА Новости.

15 ноября 2018, 11:00

Синестеты. Они чувствуют иначе. Они среди нас Их менее 4% от всех, рожденных на Земле. Они часто не подозревают о том, что иные. Если однажды они расскажут о том, как выглядит их мир, рискуют быть принятыми за сумасшедших или фантазеров. Они — синестеты. Синестезия существует, доказали ученые.

За оградой мозга

В 2017 году ученые из Алленского института наук о мозге (США) открыли самые длинные нейроны. Для этого они вывели особую породу лабораторных мышей, чувствительных к определенному препарату, запускавшему в организме грызунов выработку зеленого флуоресцентного белка, который окрашивал нейроны в клауструме. Таким образом исследователи увидели, как нейроны опутывают своими отростками весь мозг. Некоторые были связаны почти со всеми отделами, получающими информацию от органов чувств и ответственными за поведение.

Руководитель этого исследования Кристоф Кох предполагает, что клауструм служит источником сознания. Эту гипотезу он высказал в 2005 году в статье, написанной в соавторстве с Френсисом Криком, нобелевским лауреатом, открывшим структуру ДНК.

Крик и Кох сравнили мозг с оркестром под управлением дирижера. Музыканты могут играть и без него, но слаженности не получается, выходит какофония. На роль дирижера ученые предложили клауструм. В переводе с латыни это слово означает «спрятанный», в русском языке принят термин «ограда мозга».

© Allen Institute for Brain ScienceЦифровое изображение нейрона, окружающего мозг мыши

© Allen Institute for Brain Science

Сетевой хаб

Клауструм — это тоненький нерегулярный слой серого вещества в обоих полушариях, который легко не заметить. Он находится между инсулярной корой и путаменом (базальным ядром). Обнаружен у большинства млекопитающих, но его назначение остается загадкой: из-за глубинного расположения он недоступен для непосредственного изучения.

В клауструме по сравнению с корой головного мозга нет большого разнообразия нейронов. Зато некоторые тянутся отростками во все отделы коры, считывающие информацию органов восприятия. Нейроны передают данные в клауструм и обратно, обмен информацией идет с другими отделами, отвечающими за движение, поведение, память.

Включенность клауструма в нейронную сеть, а также проходящие через него потоки информации из внешнего мира исключительны. Это подтолкнуло Крика и Коха к гипотезе о том, что клауструм служит источником сознания. Они призвали научный мир активизировать работу в этом направлении, тем более что все технологии для этого изобретены. Таким образом, феномен сознания, которым до сих пор занимались исключительно философы и психологи, оказался в центре внимания естественных наук.

© Иллюстрация РИА НовостиКлауструм связан со всеми отделами коры головного мозга

© Иллюстрация РИА Новости

Внутренний гомункулус

Для людей всегда было проблемой объяснить, как человек воспринимает внешний мир и формирует внутренний. Пришлось изобретать хитрые схемы, суть которых сводится к тому, что в природе существуют две субстанции — духовная и материальная.

Платон допускал особый мир идей, к которому относится и душа человека. Декарт говорил о духе, который мы воспринимаем с помощью шишковидной железы мозга.

24 августа 2018, 08:00Наука

Психология на грани реальности: ученые разгадали природу вещих снов

Тех, кто доказывает, что духовный мир главнее материального, называют идеалистами. Их крайняя точка зрения состоит в том, что, кроме мира идей, мы ничего не знаем, ничего за пределами нашего сознания не существует.

Материалисты настаивают на том, что духовный мир — это результат работы мозга и наших органов чувств, воспринимающих реальный мир.

Спор идеалистов и материалистов продолжается более двух с половиной тысяч лет, и наконец в наше время появился шанс решить его с помощью научных методов.

Клауструм как место возникновения сознания — это лишь рабочая гипотеза, позволяющая проверить некоторые наблюдения научными методами. К примеру, тот факт, что человек не может разделить поток сознания на части и воспринимать их по отдельности.

Сидя в парке солнечным днем, мы осознаем все сразу и целиком: тепло, свет, яркие краски вокруг, звуки, запахи. Кто-то должен обрабатывать и объединять разрозненные электрические сигналы нейронов. Значит, в мозге есть специальный орган, к примеру клауструм, который координирует выходящие из коры головного мозга данные от каждого органа чувств и преобразует их в единый поток, наполняющий сознание.

© Фото : Allen InstituteКристоф Кох

© Фото : Allen Institute

В поисках нейронов сознания

Идея о том, что в мозге существует некая колыбель сознания, страдает серьезными недостатками. Критики этой гипотезы справедливо отмечают, что опыты по отключению сознания через стимуляцию клауструма электродами проводили только на одном пациенте-эпилептике и распространять выводы на здоровых людей некорректно. Высокая плотность рецепторов в клауструме, воспринимающих психоактивное вещество сальвинорин А, приводящее к потере сознания, — тоже не аргумент, так как они есть и в других отделах мозга.

Американские ученые наблюдали за 171 ветераном вьетнамской войны с проникающими повреждениями мозга, а также за больными после удаления опухоли мозга. Все пациенты периодически теряли сознание. Причем частота и длительность этих приступов не зависела от того, поврежден ли у пациентов клауструм.

16 августа 2018, 08:00Наука

Мозги — в сторону: ученые расчленят сознание и вынут душу

Кох и его коллеги продолжают искать нейронные механизмы, обеспечивающие сознание. Теория, на которую они опираются, рассматривает его как побочный продукт работы такого сложного сетевого органа, как мозг.

В частности, из этой теории следует, что никакая, даже самая совершенная компьютерная программа не будет обладать сознанием. В своей последней статье в журнале Scientific American Кох заключает:

«Сознание не может быть вычислено, оно может быть только встроено в структуру системы».

Мозг человекообразных обезьян несколько раз увеличился и уменьшился в ходе эволюции

В ходе эволюции у обезьян стал больше объем головного мозга, причем увеличение происходило несколько раз у представителей различных ветвей этой группы независимо. Как выяснили авторы статьи в Science Advances, оно сопровождалось периодическим снижением объема этого органа.

Поскольку человек разумный относится к приматам, а конкретно к обезьянам, эволюция нервной системы и интеллекта у этой группы животных вызывает особый интерес. Ясно, что она шла по пути увеличения размеров головного мозга, но подробности этого процесса неизвестны, так как найдено совсем немного остатков черепов древних приматов, по которым можно реконструировать объем и форму мозга.

Обезьяны делятся на две группы: узконосые (Catarrhini) и широконосые (Platyrrhini). Первые обитают в Старом Свете, вторые — в Новом. Эти ветви разошлись более 36 миллионов лет назад. Человек относится к узконосым обезьянам. Традиционно широконосые обезьяны считаются менее интеллектуально продвинутыми, но эволюцию их мозга, тем не менее, тоже важно понимать. Поэтому особенно ценным объектом изучения стал череп Chilecebus carrascoensis — примитивной широконосой обезьяны, найденный в вулканокластических отложениях центральных Анд.

С находкой работали сотрудники учреждений Китайской академии наук, Американского музея естественной истории и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, руководителем исследования выступил Сицзюнь Ни (Xijun Ni). Ученые оценили возраст черепа, а также провели его компьютерную томографию. Это помогло определить положение Chilecebus carrascoensis на филогенетическом древе приматов и создать его виртуальный эндокран — слепок внутренней поверхности черепа, который дает представление о форме и размерах головного мозга. Данные по этому эндокрану сравнили с информацией из самой крупной базы по эндокранам существующих и вымерших приматов, при этом учитывали родственные связи различных видов.

Возраст находки оценили в 20,09 миллионов лет. Это означает, что Chilecebus был одним из ранних представителей широконосых обезьян и его мозг должен был обладать многими примитивными для этой группы чертами. Несмотря на свою древность и малый размер Chilecebus carrascoensis обладал гирэнцефальным мозгом — то есть кора его больших полушарий имела извилины — их насчитали по крайней мере семь пар.

Судя по небольшому размеру глазниц и отверстий для зрительного нерва, Chilecebus carrascoensis вел дневной образ жизни. У современных обезьян диаметр выхода зрительного нерва отрицательно коррелирует с размером обонятельных луковиц. По этой логике у ископаемой широконосой обезьяны должны быть весьма крупные обонятельные луковицы, но параметры ее эндокрана говорят об обратном. Вероятно, связь двух сенсорных систем не такая жесткая, как раньше считалось.

Филогенетический коэффициент энцефализации (его определяют с оглядкой на данные о родстве видов) у андского примата был невелик по сравнению с аналогичными коэффициентами у современных широконосых обезьян: 0,79 против 0,86 — 3,39. Однако и у базальных человекообразных обезьян он оказался очень маленьким. Кроме того, наложение данных о филогенетических коэффициентах энцефализации на схему родства ныне живущих и вымерших обезьян показало, что мозг у представителей разных ветвей независимо несколько раз вырастал в размерах и несколько раз уменьшался.

После этого анализа одна закономерность осталась неизменной. Размер мозга гоминин — шимпанзе, австралопитеков и представителей рода Homo — рос очень быстро, с гораздо большей скоростью, чем во всех других группах обезьян. Это позволяет предположить, что при его эволюции действовали особые факторы, которые не оказывали влияние на эволюцию нервной системы у широконосых и базальных узконосых обезьян.

Двумя месяцами ранее ученые из Испании и ЮАР показали, что относительная величина долей коры больших полушарий практически одинакова у нескольких видов узконосых обезьян, которые приходятся друг другу лишь дальними родственниками. Это означает, что достигнуть сходного строения мозга (и, вероятно, уровня интеллекта) можно несколькими путями.

Светлана Ястребова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО МОЗГА — PMC

1. Гудолл Дж. Через окно: 30 лет наблюдения за шимпанзе Гомбе. Вайденфельд и Николсон; 1990. [Google Scholar]

2. Sherwood CC, Subiaul F, Zawidzki TW. Естественная история человеческого разума: прослеживание эволюционных изменений в мозге и познании. Дж Анат. 2008; 212:426–454. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

3. Филлипс К.А., Бейлс К.Л., Капитанио Дж.П., Конли А., Чоти П.В., Харт Б.А., Хопкинс В.Д., Ху С.Л., Миллер Л.А., Надер М.А., Натаниэльз П.В., Роджерс Дж., Шивели К.А., Войтко М.Л. Почему важны модели приматов. Am J Приматол. 2014;76:801–827. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

4. Брэдли Б.Дж. Реконструкция филогений и фенотипов: молекулярный взгляд на эволюцию человека. Дж Анат. 2008; 212:337–353. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

5. Isler K, Christopher Kirk E, Miller JMA, Albrecht GA, Gelvin BR, Martin RD. Эндокраниальные объемы видов приматов: масштабный анализ с использованием всеобъемлющего и надежного набора данных. Джей Хам Эвол. 2008; 55: 967–978. [PubMed] [Google Scholar]

6. де Соуза А., Кунья Э. Гоминины и появление современного человеческого мозга. Прог Мозг Res. 2012;195: 293–322. [PubMed] [Google Scholar]

7. Reyes LD, Sherwood CC. Неврология и эволюция человеческого мозга. В: Брунер Э., редактор. Палеоневрология человека. Спрингер; 2015. С. 11–37. [Google Scholar]

8. Финлей Б.Л., Дарлингтон Р.Б. Связанные закономерности в развитии и эволюции мозга млекопитающих. Наука. 1995; 268:1578–1584. [PubMed] [Google Scholar]

9. Buckner RL, Krienen FM. Эволюция распределенных ассоциативных сетей в человеческом мозгу. Тенденции в Cogn Sci. 2013; 17: 648–665. [PubMed] [Академия Google]

10. Орбан Г.А., Клэйс К., Нелиссен К., Сманс Р., Сунарт С., Тодд Дж.Т., Вардак С., Дюран Дж.Б., Вандуффель В. Картирование теменной коры человека и нечеловеческих приматов. Нейропсихология. 2006; 44: 2647–2667. [PubMed] [Google Scholar]

11. Стаут Д., Чаминад Т. Эволюционная неврология изготовления инструментов. Нейропсихология. 2007;45:1091–1100. [PubMed] [Google Scholar]

12. Верендеев А., Шервуд С.С., Хопкинс В.Д. Организация и эволюция нейронного контроля руки у приматов: двигательные системы, сенсорная обратная связь и латеральность. В: Кивелл Т.Л., Лемелин П., Ричмонд Б.Г., Шмитт Д., редакторы. Эволюция руки примата. Спрингер; 2016. С. 131–153. [Академия Google]

**13. Глассер М.Ф., Коалсон Т.С., Робинсон Э.К., Хакер К.Д., Харвелл Дж., Якуб Э., Угурбил К., Андерссон Дж., Бекманн К.Ф., Дженкинсон М., Смит С.М., Ван Эссен Д.К. Мультимодальная парцелляция коры головного мозга человека. Природа. 2016; 536: 171–178. Используя мультимодальный подход к парцелляции, авторы идентифицировали около 180 функционально и цитоархитектонически различных областей коры головного мозга человека. Метод, разработанный в этом исследовании, значительно улучшит будущие исследования структурной и функциональной организации коры головного мозга. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14. Ван Эссен Д.К., Диркер Д. Л. Поверхностные и вероятностные атласы коры головного мозга приматов. Нейрон. 2007; 56: 209–225. [PubMed] [Google Scholar]

15. Бартон Р.А., Вендитти С. Лобные доли человека невелики. Proc Natl Acad Sci. 2013; 110:9001–9006. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

16. Gabi M, Neves K, Masseron C, Ribeiro PFM, Ventura-Antunes L, Torres L, Mota B, Kaas JH, Herculano-Houzel S. Нет относительного расширения количества префронтальных нейронов в эволюции приматов и человека. Proc Natl Acad Sci. 2016;113:9617–9622. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

17. Sherwood CC, Smaers JB. Что за суета вокруг эволюции лобных долей человека? Тенденции Cogn Sci. 2013; 17: 432–433. [PubMed] [Google Scholar]

18. Passingham RE, Smaers JB. Является ли префронтальная кора особенно увеличенной в аллометрических отношениях и факторах переназначения головного мозга человека. Мозг Behav Evol. 2014; 84: 156–166. [PubMed] [Google Scholar]

19. Sherwood CC, Bauernfeind AL, Bianchi S, Raghanti MA, Hof PR. Эволюция человеческого мозга в большом и малом. Прог Мозг Res. 2012;195: 237–254. [PubMed] [Google Scholar]

20. Sherwood CC, Raghanti MA, Stimpson CD, Spocter MA, Uddin M, Boddy AM, Wildman DE, Bonar CJ, Lewandowski AH, Phillips KA, Erwin JM, Hof PR. Тормозные интернейроны префронтальной коры человека демонстрируют законсервированную эволюцию фенотипа и родственных генов. Proc R Soc Lond [Biol] 2010; 277:1011–1020. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

21. Charvet CJ, Cahalane DJ, Finlay BL. Систематические кросс-кортикальные вариации числа нейронов у грызунов и приматов. Кора головного мозга. 2015;25:147–160. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

22. Sherwood CC, Bauernfeind AL, Verendeev A, Raghanti MA, Hof PR. Эволюционные специализации микроструктуры человеческого мозга. В: Каас Дж, редактор. Эволюция нервных систем. 2. Академическая пресса; 2016. С. 121–139. [Google Scholar]

**23. Хань X, Чен М., Ван Ф, Виндрем М., Ван С. , Шанц С., Сюй К., Оберхейм Н.А., Бекар Л., Бетштадт С., Альчино Дж., Сильва А.Дж., Такано Т., Голдман С.А., Недергаард М. Приживление переднего мозга человеческой глией клетки-предшественники усиливают синаптическую пластичность и обучаемость у взрослых мышей. Клеточная стволовая клетка. 2013;12:342–353. Клетки-предшественники глии человека (GPC) прививали новорожденным мышам. Они созрели в астроциты, которые демонстрировали характеристики астроцитов человека в своей морфологии и физиологии. Мыши, которым были привиты GPC человека, показали повышенную синаптическую пластичность и улучшение обучаемости по сравнению с контрольными мышами, которым были привиты GPC мыши. Это исследование однозначно демонстрирует важность глиальных клеток в когнитивной функции. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

24. Azevedo FAC, Carvalho LRB, Grinberg LT, Farfel JM, Ferretti REL, Leite REP, Filho WJ, Lent R, Herculano-Houzel S. Равное количество нейронных и ненейрональных клеток делает человеческий мозг приматом в изометрическом масштабе. мозг. J Комп Нейрол. 2009; 513: 532–541. [PubMed] [Google Scholar]

25. Sherwood CC, Stimpson CD, Raghanti MA, Wildman DE, Uddin M, Grossman LI, Goodman M, Redmond JC, Bonar CJ, Erwin JM, Hof PR. Эволюция увеличенных соотношений глии и нейронов в лобной коре человека. Proc Natl Acad Sci. 2006; 103:13606–13611. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

26. Oberheim NA, Wang X, Goldman S, Nedergaard M. Астроцитарная сложность отличает человеческий мозг. Тренды Нейроси. 2006; 29: 547–553. [PubMed] [Google Scholar]

27. Oberheim NA, Takano T, Han X, He W, Lin JHC, Wang F, Xu Q, Wyatt JD, Pilcher W, Ojemann JG, Ransom BR, Goldman SA, Nedergaard M. Уникальные гоминидные черты астроцитов взрослого человека. Дж. Нейроски. 2009;29:3276–3287. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

28. Raghanti MA, Stimpson CD, Marcinkiewicz JL, Erwin JM, Hof PR, Sherwood CC. Холинергическая иннервация лобной коры: различия у человека, шимпанзе и макак. J Комп Нейрол. 2008;506:409–424. [PubMed] [Google Scholar]

29. Raghanti MA, Stimpson CD, Marcinkiewicz JL, Erwin JM, Hof PR, Sherwood CC. Различия в корковой серотонинергической иннервации у людей, шимпанзе и макак: сравнительное исследование. Кора головного мозга. 2008; 18: 584–597. [PubMed] [Google Scholar]

30. Raghanti MA, Stimpson CD, Marcinkiewicz JL, Erwin JM, Hof PR, Sherwood CC. Кортикальная дофаминергическая иннервация у людей, шимпанзе и макак: сравнительное исследование. Неврологи. 2008; 155: 203–220. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

31. Raghanti MA, Spocter MA, Stimpson CD, Erwin JM, Bonar CJ, Allman JM, Hof PR, Sherwood CC. Видоспецифичное распределение тирозингидроксилазо-иммунореактивных нейронов в префронтальной коре антропоидных приматов. Неврологи. 2009; 158:1551–1559. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

*32. Раганти М.А., Эдлер М.К., Стефенсон А.Р., Уилсон Л.Дж., Хопкинс В.Д., Эли Дж.Дж., Эрвин Дж.М., Джейкобс Б., Хоф П. Р., Шервуд К.С. Специфическое для человека усиление дофаминергической иннервации в полосатом теле, связанное с речью и языком: сравнительный анализ базальных ганглиев приматов. J Комп Нейрол. 2016; 524:2117–2129. В этом исследовании изучалась дофаминергическая иннервация полосатого тела у нескольких видов приматов. Авторы обнаружили доказательства характерного для человека увеличения дофаминергической иннервации медиального хвостатого ядра даже в контексте относительно меньшего стриатума, чем предполагалось для приматов с размером мозга человека. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

33. Vargha-Khadem F, Watkins KE, Price CJ, Ashburner J, Alcock KJ, Connelly A, Frackowiak RS, Friston KJ, Pembrey ME, Mishkin M, Gadian DG , Пассингхэм RE. Нейронная основа наследственного расстройства речи и языка. Proc Natl Acad Sci. 1998;95:12695–12700. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

34. Enard W, Khaitovich P, Klose J, Zöllner S, Heissig F, Giavalisco P, Nieselt-Struwe K, Muchmore E, Varki A, Ravid R, Doxiadis GM , Bontrop RE, Pääbo S. Внутри- и межвидовые вариации в паттернах экспрессии генов приматов. Наука. 2002; 296:340–343. [PubMed] [Google Scholar]

35. Cáceres M, Lachuer J, Zapala MA, Redmond JC, Kudo L, Geschwind DH, Lockhart DJ, Preuss TM, Barlow C. Повышенные уровни экспрессии генов отличают человеческий мозг от нечеловеческого мозга приматов. . Proc Natl Acad Sci. 2003; 100:13030–13035. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

36. Uddin M, Wildman DE, Liu G, Xu W, Johnson RM, Hof PR, Kapatos G, Grossman LI, Goodman M. Сестринская группировка шимпанзе и человека, выявленная полногеномным филогенетическим анализом профилей экспрессии генов мозга . Proc Natl Acad Sci. 2004; 101: 2957–2962. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

37. Preuss TM, Cáceres M, Oldham MC, Geschwind DH. Эволюция человеческого мозга: выводы из микрочипов. Природа Преподобный Жене. 2004; 5: 850–860. [PubMed] [Google Scholar]

38. Cáceres M, Suwyn C, Maddox M, Thomas JW, Preuss TM. Повышенная корковая экспрессия двух синаптогенных тромбоспондинов в эволюции головного мозга человека. Кора головного мозга. 2007;17:2312–2321. [PubMed] [Академия Google]

**39. Bauernfeind AL, Soderblom EJ, Turner ME, Moseley MA, Ely JJ, Hof PR, Sherwood CC, Wray GA, Babbitt CC. Эволюционная дивергенция экспрессии генов и белков в мозге человека и шимпанзе. Геном Биол Эвол. 2015;7:2276–2288. Используя транскриптомный и протеомный анализы, в этом исследовании изучалась взаимосвязь между экспрессией генов и белков в мозге человека и шимпанзе. Авторы обнаружили, что корреляция между ними ниже, чем сообщалось ранее для других типов тканей. Это открытие важно для того, чтобы подчеркнуть важность оценки экспрессии как генов, так и белков в исследованиях эволюционного расхождения между видами. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Исследование показывает, как человеческий мозг стал умнее, чем у других животных | Имперские новости

Новое исследование добавляет важную часть к загадке эволюции человеческого мозга, объясняя, почему люди более развиты в когнитивном отношении, чем другие животные.

Ученые стали на шаг ближе к пониманию вопроса о том, как обрабатывается информация в человеческом мозгу, который давно интересовал ученых.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience, ученые из Имперского института науки о данных и Кембриджского университета использовали данные, полученные от разных видов и нескольких дисциплин нейробиологии, чтобы проследить, как мозг обрабатывает информацию.

Они обнаружили, что разные области мозга используют разные стратегии для взаимодействия друг с другом. Эта комбинация дополнительной информации из разных источников известна как «синергия» и может объяснить, почему человеческий мозг умнее наших предков-приматов.

Соавтор, доктор Фернандо Росас, сказал: «Структура, которую мы разработали в этом исследовании, интересна, поскольку она сочетает в себе фундаментальные теоретические принципы с практическими инструментами анализа данных, чтобы дать новые ответы на сложные нейробиологические вопросы».

Мозги как компьютеры

Текущие теоретические модели описывают мозг как распределенную систему обработки информации. Это означает, что, подобно компьютеру, мозг состоит из отдельных компонентов, которые соединены вместе в плотную сеть нейронов и синапсов.

Различные компоненты мозга имеют разные роли или функции. Например, есть области, которые специализируются на обработке сенсорной информации, такой как цвета, формы или звуки, и другие на обработке информации, связанной с движением (например, активация и координация мышц).

Кроме того, есть некоторые области мозга, которые, как считается, интегрируют информацию, поступающую от различных сенсорных модальностей, для выполнения более сложной обработки, включая планирование, принятие решений или даже построение собственного рассказа и личной идентичности. Считается, что эти разные типы областей мозга по-разному обрабатывают информацию и, следовательно, проявляют разные модели активности.

Обработка информации: синергия или резервирование

В ходе исследования команда представила два ключевых метода обработки информации: избыточность и синергию.

Избыточная обработка связана с взаимодействиями, при которых несколько копий одной и той же информации хранятся в разных местах. Было обнаружено, что это характерно для сенсорных и моторных областей мозга, где наличие нескольких избыточных копий одной и той же важной информации имеет решающее значение для выживания (например, увидеть хищника и уйти в нужный момент).

Напротив, синергетическая обработка связана с паттернами, распределенными между различными областями мозга, где их информативная мощность вместе больше, чем сумма их частей.

Используя строгие и математические методы для измерения синергетической информации, команда обнаружила, что синергия наиболее распространена в областях мозга, которые поддерживают широкий спектр более сложных когнитивных функций, таких как внимание, обучение, рабочая память, социальное и числовое познание.

Их результаты показывают, что человеческий мозг объединяет различные типы информации, чтобы обеспечить более сложные когнитивные функции, характерные для людей.

Наши предки-приматы

По сравнению с обезьянами, такими как макаки, ​​человеческий мозг, по-видимому, демонстрирует значительно более высокий уровень синергии.

По словам доктора Росаса: «Синергетические отношения структурированы в высокоэффективную сеть, которая может обеспечить вторичные пути обработки информации, которые не так развиты у других приматов».

«Поэтому из этого исследования мы делаем вывод, что преимущества большей синергии могут частично объяснить дополнительные когнитивные способности нашего вида».

Многообещающие идеи в области неврологии

Доктор Росас сказал: «Структура, которую мы разработали, обещает критически новое понимание широкого круга нейробиологических вопросов, от вопросов, касающихся общего познания до его дисфункций. Будущие исследования покажут, например, могут ли эти новые биомаркеры модальностей обработки информации быть полезными в диагностике неврологических или психических состояний».

Недавние исследования в этой области показали, что синергия и интегрированная информация могут использоваться в качестве эффективного биомаркера для отслеживания состояний потери сознания.