Психическая деятельность человека: Психическая деятельность (Психика) ‹ Словарь терминов ‹ Славянская ассоциация онтопсихологии

психическая деятельность человека | психическое состояние человеческого мозга | net22.ru

Наукой доказано, что психическая деятельность человека и животных по своему физиологическому механизму является высшей нервной деятельностью. Психика имеет рефлекторную природу.

Вопрос о связи психических явлений с деятельностью мозга имеет большую давность. Уже древнегреческие врачи-естествоиспытатели на основе наблюдений над больными указывали на связь психических явлений с деятельностью мозга, однако они не могли объяснить эту связь в силу слабого развития науки.

В XVII в. французский философ Декарт ввел в науку понятие рефлекса, чем оказал огромное революционизирующее влияние на ход исследований поведения животных и человека. Под рефлексом он понимал ответную реакцию организма на внешнее раздражение. Какое-либо внешнее раздражение (свет, звук, прикосновение) действуют на соответствующий орган чувств животного; возникшее здесь нервное возбуждение передается в мозг, а оттуда к органам движения — мышцам.

Движения животного, таким образом, суть не что иное, как рефлексы, т. е. причинно обусловленные акты отражения животным внешних раздражений.

Здесь вы можете прочитать Задача психологии. Связь психологии с другими науками

Рефлекторное понимание актов поведения животных и человека не оставляло места для души и других нематериальных сил в объяснении проявлений их психики. За свои взгляды Декарт долгое время преследовался церковниками.

Однако Декарт, гениально угадавший нервный механизм отдельных непроизвольных актов поведения животных, не мог объяснить механизма целостного поведения животного, механизма целесообразности поведения, соответствия его внешним изменяющимся условиям существования и внутренним потребностям организма.

К научному пониманию мозговых механизмов психической деятельности психология пришла не сразу, а в результате длительной борьбы материализма с идеализмом и механицизмом. В этой борьбе за подлинно научное решение психо-физической проблемы исключительно велика была заслуга И.

М. Сеченова (1829—1905) и И. П. Павлова (1849—1936).

Отец русской физиологии И. М. Сеченов в замечательном труде «Рефлексы головного мозга» (1863) показал, что психическая деятельность человека по своей природе является рефлекторной (отражательной) деятельностью.

И. М. Сеченов утверждает, что «все акты сознательной и бессознательной жизни по способу своего происхождения суть рефлексы», что психическая деятельность человека возникает в процессе рефлекторной деятельности головного мозга и неотделима от него. В рефлекторном акте И. М. Сеченов различает три части.

Начало рефлекса составляют раздражения чувствующего «снаряда» (нерва) и превращение этих раздражений в органах чувств в нервное возбуждение, передаваемое в головной мозг. Средняя часть акта — это нервные процессы возбуждения и торможения, происходящие в головном мозгу, которые и являются основой возникновения психической деятельности (ощущений, представлений, памяти, мышления, чувств, воли и др.

). Конечное звено рефлекторного акта — это движение мышц и органов тела (проявляется в действиях, поступках человека).

И. М. Сеченов указывает на неразрывную связь и взаимодействие всех трех частей рефлекса.

Раскрывая рефлекторное происхождение психической деятельности человека, И. М. Сеченов вместе с тем убедительно доказывает ее детерминированность, причинную обусловленность, т. е. зависимость всех действий, поступков человека от условий внешней среды. «Первоначальная причина всякого поступка,— пишет он,— лежит всегда во внешнем чувственном возбуждении, потому что без него никакая мысль невозможна»

Материалистические взгляды И. М. Сеченова на вопрос о связи психики с деятельностью мозга и с внешним миром были направлены против идеализма в развитии психологии того времени.

Великий русский физиолог И. П. Павлов не только экспериментально подтвердил учение И. М. Сеченова о рефлекторной природе психики, но и развил его далее. Он создал новую науку — физиологию высшей нервной деятельности, разработал метод объективного изучения работы больших полушарий головного мозга — экспериментальный метод условных рефлексов.

Как и И. М. Сеченов, И. П. Павлов стоял на позиции материалистического понимания психики, ее детерминированности внешним миром. Организм живет и развивается только в определенных условиях своего существования, только во взаимодействии со средой. Такой средой для животных является природа, для человека, кроме того и прежде всего,— общество. Связь организма со средой осуществляется посредством рефлекторной деятельности мозга. Таким образом, психика, будучи функцией мозга, обусловлена внешним миром, является продуктом взаимодействия организма и среды.

На основе многочисленных экспериментов И. П. Павлова и его сотрудников были раскрыты законы высшей нервной деятельности, было доказано, что физиологическим механизмом психики является механизм образования временных нервных связей (условных рефлексов) в коре головного мозга. Временные нервные связи организма со средой — это, по Павлову, явление не только физиологическое, но и психическое, отражение мозгом реальной связи предметов окружающего мира. Эти связи образуются в результате воздействия внешних раздражений на организм.

Итак, по Павлову, психическая деятельность по своей природе есть деятельность рефлекторная, отражательная. Такой же вывод из своих исследований делают философы и психологи, исходя из принципов диалектического материализма. Только они рассматривают психику со стороны ее содержания.

И. П. Павлов решительно выступал против идеалистического понимания психических явлений. Его эксперименты подрывают корни религиозных, расистских и других антинаучных учений о психике. Его исследования убедительно доказывают, что нервно-физиологический механизм психики, сознания у всех людей один и тот же. Он не зависит ни от социального положения человека в обществе, ни от цвета его кожи. Законы высшей нервной деятельности у всех людей одинаковы. Разным может быть только содержание психики.

Доказано, что содержание сознания человека определяется конкретными общественно-историческими условиями, в которых он живет и действует. Поэтому, например, мысли, чувства и стремления капиталиста, как правило, противоположны мыслям, чувствам и стремлениям пролетария. Конечно, на психологию человека влияет не только принадлежность его к определенному классу, но и конкретные условия воспитания, семья, его взаимоотношения с окружающими людьми, его деятельность, природные задатки и пр.

Психика человека представляет собой единый внутренний мир его переживаний, многообразный в своих проявлениях. Чтобы лучше познать сущность и закономерности развития психики, наука рассматривает раздельно основные формы психической деятельности. К ним относятся:

• психические процессы,
•  психические свойства личности
•  психические состояния.

Психические процессы — важнейшая форма отражательной деятельности человека. Они многообразны. Одни из них дают нам возможность познавать окружающий мир и самих себя. К этой группе процессов относятся ощущения, восприятие, представление, память, мышление и т. д. Все их называют познавательными процессами. Друг от друга они отличаются различной степенью полноты и глубины отражения действительности. Так, ощущения есть отражение лишь отдельных свойств предмета, восприятие дает нам целостный внешний образ предмета, мышление раскрывает сущность предмета и т. д. Познавательные процессы лежат в основе познавательной деятельности человека.

В других процессах мы выражаем свое отношение к объектам внешнего мира и к самим себе в виде различных переживаний удовольствия или неудовольствия. Эти процессы называют эмоциональными. Третью группу составляют волевые процессы — желания, стремления, намерения, решения и т. д., посредством которых мы регулируем свои действия, поступки, свое практическое отношение к миру. Волевые процессы входят в состав волевых действий человека.

Психические свойства личности, к которым психологи относят потребности, интересы, склонности и убеждения человека, а также его способности, темперамент и характер, тоже представляют собой особую форму отражательной деятельности.

Психические свойства — наиболее устойчивые черты, характеризующие каждого отдельного человека. В своей совокупности психические свойства в высокой степени типичны для человека как личности, как члена общества.

Психические состояния — это временные сочетания психических процессов, психических свойств личности, особенностей организма, своеобразно переживаемые человеком в данный отрезок времени и оказывающие влияние на его деятельность, поведение. В течение дня у человека может несколько раз изменяться психическое состояние. Чем разнообразнее события, в которых участвует личность, и деятельность, которой она занята, тем разнообразнее и ее психические состояния. К ним можно отнести состояния внимательности и рассеянности, умственной активности или пассивности, состояния решительности или нерешительности, заинтересованности чем-либо или скуки, тревожного или радостного ожидания, утомленности и т. п.

Изучение многообразных психических состояний, в которых проявляется жизнедеятельность человека, имеет большое практическое значение, особенно в деятельности педагога. Если учитель, обучая и воспитывая школьников, умеет видеть и понимать не только устойчивые индивидуальные особенности учащихся, но также и временные психические состояния каждого из них (и психическое состояние класса), то это помогает ему правильно организовать воспитательные воздействия на учащихся, предупредить нежелательные поступки детей, успешно формировать их характеры.

Указанные формы психической деятельности не существуют изолированно. Они представляют собой лишь различные проявления сложной отражательной деятельности мозга человека.

Психика формируется и развивается в активной деятельности человека. Нельзя изучать психические процессы, свойства и состояния личности вне ее деятельности —трудовой, учебной, игровой и т. д. Поэтому в круг вопросов, которыми занимается психология, входит также психологическая характеристика деятельности людей.

Итак, научная психология своим предметом имеет изучение закономерностей психических процессов, раскрытие индивидуально-психических свойств личности и психических состояний человека, а также изучение психологических основ его деятельности.

Понравилась статья? Подпишись на обновления!

Твитнуть

Задача психологии. Связь психологии с другими науками ⇒

ПСИХИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА.ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Залог возможности существования

ПСИХИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА.ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Теперь мы уже можем определить психику человека как деятельность по воспроизведению сигнальных значений явлений без и до реализации сигнализируемых эффекторных вегето-соматических и двигательно-поведенческих реакций, возникающую без и до взаимодействия человека с сигнализируемыми явлениями в ответ на воздействие любых, ставших для человека сигналами, явлений не зависимо от их физико-химической специфики, но соответственно значимости сигнализируемых явлений, то есть в зависимости от наличия потребностей в них и степени неудовлетворенности этих потребностей в момент взаимодействия с сигналом.

Воспроизведение сигнальных значений явлений без и до реализации сигнализируемых реакций есть ни что иное, как создание образа действительности, адекватность которого определяется соответствием уже сформированных сигнальных связей объективным связям явлений действительности.

Возникая в процессе филогенетического и онтогенетического развития человека во взаимодействии с этой действительностью и с самим собой в качестве ее части, психическая деятельность является одновременно и результатом и необходимым условием такого взаимодействия.

Являясь результатом прошлой практической деятельности, психика является одновременно еще не реализованной будущей деятельностью.

ПРИМЕР № 110. ЛОЖКА И ОБРАЗ. Если ложка, бывшая до поры безразличным явлением, в результате ее неоднократного использования по назначению стала сигналом еды, то еда теперь сигнализируемое явление, сигнальное значение ложки, а съедание пищи и ее переваривание тогда — сигнализируемые ложкой реакции на еду.

Став сигналом, ложка действует на человека, испытывающего голод, не в зависимости от того, из металла, дерева или пластмассы она сделана, а соответственно нужде в пище, вызывая сначала и до слюнотечения и до наливания супа в тарелку психическую деятельность — не всегда осознанный образ процесса еды.

Этим образом, то есть воспроизводимым сигнальным значением ложки формируется последующая пищевая подготовительная активность: и соковыделение, и усиление перестальтики желудка, и кишечника, и пищевое поведение, и прочее в качестве сигнализируемых реакций.

Так психический образ предстоящей пищи и процесса еды оказывается “свернутой” прошлой и нереализованной будущей пищевой телесной и поведенческой активностью. Она теперь будет реализоваться, начиная с нервных компонентов и кончая вегето-соматическими и поведенческими пищевыми эффектами.

С момента восприятия сигнала сигнализируемое значение (образ) формирует последовательно разворачивающуюся нервную вегетативную и поведенческую активность, реализующую сигнализируемые реакции.

Чем менее реакция на сигнал реализована нервной, вегето-соматической и поведенческой активностью, тем более она является психической. Но, не реализуясь совсем, даже нервной активностью, она перестает быть и психической деятельностью. Так же, как и явление, переставшее вызывать хотя бы нервную сигнализируемую реакцию, перестает быть сигналом.

Вне взаимодействия с конкретным человеком явление сигналом не является.

Понятно, что изнутри сигнальная, то есть психическая деятельность регулируется у человека нервной системой во главе с лобными долями головного мозга, а осуществляется всем его существом и поведением.

Являясь деятельностью по воспроизведению сигнальных значений явлений в зависимости от значимости сигнализируемых явлений в конкретный момент, психическая деятельность оказывается извне по происхождению подчиненной обстоятельствам, то есть отражающей связи явлений объективной действительности, но чрезвычайно зависимой от степени удовлетворенности тех или иных потребностей человека.

ПРИМЕР № 111. ШУМ ЛОЖЕК ИЛИ ТЫ ВСЕГДА ПРАВА! Так звяканье ложек, бывшее для голодного сигналом еды, для него же, сытого и занятого, может стать просто мешающим шумом, не сигнализирующим еды, ставшей безразличным явлением.

Человеку трудно признать себе, а тем более сказать другому: “Я был неправ.”. И это чаще не результат отсутствия подтверждающей неправоту сигнальной связи, адекватной связям реальности. Это — обесценивающее сигнальное значение имеющейся информации влияние потребности сохранить самооценку или самоодобрение на приятном уровне.

Психическая деятельность, воспроизводя сигнальные значения явлений, без и до взаимодействия с сигнализируемыми событиями позволяет использовать образ явления (сигнализируемое значение) в качестве сигнала других явлений.

Выстраивая (в основном бессознательно) длиннейшие цепочки сигналов и сигнальных значений, она позволяет подготавливать практическую деятельность, обходясь без реального взаимодействия с множеством явлений сигнализирующих и сигнализируемых.

ПРИМЕР № 112. ЖИВОЙ КАЛЬКУЛЯТОР. Так человек с болезнью Дауна, будучи слабоумным, в уме множил трехзначные числа и извлекал корни, выдавая ответы моментально и безошибочно, и не знал, как он это делает.

Там, где нет потребности, неудовлетворенности и активности, там нет и психики.

Внешние обстоятельства влияют на психическую деятельность непосредственно — через сформированные сигнальные связи сигналами и опосредованно, воздействуя всем комплексом обстоятельств на степень удовлетворения потребностей.

Находясь в двойственной зависимости от внешних обстоятельств — непосредственной и опосредованной — психическая деятельность и мозгом регулируется двойственно.

Корковой активностью определяется ее архитектурная, тематическая сторона, реализующая прямую зависимость от отражаемых обстоятельств.

Активностью подкорковых образований регулируются энергичность, тонус, направленность, эмоциональная окраска психической деятельности, ее избирательность. Эта избирательность выражает опосредованные воздействия обстоятельств на психику через влияние на степень удовлетворения потребностей.

Кора определяет тематическое содержание психической деятельности, подкорка — ее избирательность, направленность.

Превалирование влияния коры или подкорки, мешая формированию адекватного образа действительности, может препятствовать приспособительной деятельности человека. Тогда при корковом доминировании психическая деятельность, формируя объективный образ действительности, регулирует деятельность не соответственно потребностям человека. А при доминировании подкорки образ оказывается либо слишком инертным, либо настолько искаженным заинтересованностью, полностью зависящим от сиюминутных колебаний и смены неудовлетворенностей, что деятельность оказывается невозможной, неадекватной обстоятельствам.

Психическая деятельность реализуется мотивационной и рефлекторной активностью.

Напомню, что мотивационной здесь называется всякая активность, возникшая в результате неудовлетворенности потребности или под влиянием сигнала будущей неудовлетворенности, а так же вследствие отсутствия сигнала возможности удовлетворения.

Рефлекторной называется здесь активность, возникающая под влиянием объекта неудовлетворенной потребности или его сигнала непременно в процессе мотивационной активности.

ПРИМЕР № 113. ПО ЗВОНКУ. То же паломничество в столовую по звонку, извещающему о начале обеденного перерыва, является деятельностью рефлекторной.

При отсутствии потребности или ее полном удовлетворении мотивационная активность не возникает, а значит ни объекты, ни сигналы объектов удовлетворенной потребности не вызывают рефлекторной активности.

В случае наличия неудовлетворенности, но торможения мотивационной активности до ее реализации, объекты соответствующей потребности и их сигналы могут вызывать редуцированные, негативные и извращенные реакции. В ряде случаев они вызывают вытормаживание сигнализируемых функций и выпадение функций тех структур, которые эти реакции осуществляют.

Так как мотивационная активность является первичной, а рефлекторная — производной, вторичной, то и психика и ее впервые у человека появившаяся форма — сознание, о котором теперь пойдет речь, будут, во-первых, интересовать нас в их отношении к мотивационной деятельности.

2.1. Деятельность человека в системах управления техникой

2.1. Деятельность человека в системах управления техникой Проблема устойчивости, надежности деятельности человека-оператора в условиях воздействия экстремальных факторов и развития психологического (профессионального) стресса привлекла к себе повышенное внимание и

14.3. Психическая реальность человека

14.3. Психическая реальность человека Никогда не следует забывать о том, что за болезнью всегда стоит больной – его личность как первопричина любого феномена. После полного тщательного анализа и изучения феноменов необходимо разобраться в действиях хозяина дома, то есть

Психическая саморегуляция

Психическая саморегуляция К психике менеджера предъявляются исключительно высокие требования. Это относится к большинству психических процессов, состояний и свойств личности. От восприятия, внимания, памяти, мышления, волевых качеств и умения управлять психическими

Глава 3. Сознательная деятельность человека и ее общественно — исторические корни

Глава 3. Сознательная деятельность человека и ее общественно — исторические корни Общие принципы Сознательная деятельность человека по своим основным особенностям резко отличается от индивидуально изменчивого поведения животных.Отличия сознательной деятельности

Воспринимающая деятельность человека. Ее общая характеристика

Воспринимающая деятельность человека. Ее общая характеристика До сих пор мы рассматривали наиболее элементарные формы отражения действительности — процессы, посредством которых человек отражает отдельные признаки внешнего мира или сигналы, указывающие на состояние

Психическая индукция

Психическая индукция Обаяние – это индуцирование. Харизматичная персона умеет создавать определенный эмоциональный фон и индуцировать им окружающих. Индукция – это интересное физическое явление. В одной катушке идет ток, и возникает магнитное поле – и в другой

Психическая деятельность организма: как эмоции влияют на здоровье

Психическая деятельность организма: как эмоции влияют на здоровье В 1974 году открытие, сделанное на факультете медицины и стоматологии Рочестерского университета, заставило переделать биологическую карту организма: психолог Роберт Адер обнаружил, что иммунная система,

2 ПСИХИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В СОЦИАЛЬНОМ АСПЕКТЕ

2 ПСИХИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В СОЦИАЛЬНОМ АСПЕКТЕ Чтобы узнать, каким образом кто-либо мыслит, нам необходимо исследовать его взаимоотношения с другими людьми. Межличностные отношения, с одной стороны, обусловливаются самой природой вселенной, а следовательно, они

Психическая инфляция

Психическая инфляция Поскольку одна из целей аналитической психологии — интеграция сознательных и бессознательных элементов психического, а бессознательное представлено в двух аспектах — личном и коллективном, то частым и, по-видимому, неизбежным следствием

Психическая реальность

Психическая реальность Принципиально важным понятием юнговской концепции является представление о «реальности психического», или психической реальности. Для самого Юнга психическое было единственной «очевидностью», как он говорил, «высочайшей действительностью» (CW

13.1. Деятельность человека в системах управления техникой и стресс

13.1. Деятельность человека в системах управления техникой и стресс Технический прогресс в промышленности, на транспорте, в энергетике, в военном деле связан с комплексной автоматизацией работы систем управления, широким применением вычислительной техники,

Психическая энергия

Психическая энергия У одних учителей тот или иной метод, та или иная система находят оправдание, у других — нет. Одни делают вывод, что этот метод, эта система хорошие. Другие же скажут, что они негодные. В чем дело?Никакой метод воспитания и обучения, никакую систему нельзя

Grand Challenge: Как человеческий мозг работает и производит умственную деятельность? — От молекул к разуму

Как работает мозг и производит умственную деятельность? Как физическая активность в мозгу вызывает мысли, эмоции и поведение?

Мы представляем, как наш мозг получает данные, пропускает эти данные через какие-то неизвестные процессы, а затем каким-то образом говорит нам, как действовать, чувствовать или вести себя. «Какие алгоритмические принципы использует мозг?» — спросил Блейкмор. «Есть ли неалгоритмические? Как мы можем подойти к моделированию этих принципов?»

В самом глубоком смысле мы не знаем, как информация обрабатывается, хранится или вызывается; как возникают и становятся эффективными моторные команды; как мы переживаем чувственный мир; как мы думаем, чувствуем или сопереживаем. Это связано с тем, что объяснения в конечном итоге должны быть интегрированы на всех уровнях анализа, включая молекулярный, клеточный, синаптический, контурный, системный, вычислительный и психологический, и до сих пор область не была достаточно зрелой, чтобы интегрировать информацию по всем этим дисциплинам.

Это одни из самых волнующих вопросов в мире, сказал Олсен на открытии семинара.

Конечно, есть и другая причина — или, вернее, многие миллионы причин, — почему у нас нет работающей теории мозга. Как заметил Блейкмор, в мозгу больше нейронов, чем звезд в галактике, и каждый день мы формируем более 1 миллиона новых связей между этими нейронами. Проще говоря, масштабы задачи потрясающие.

Тем не менее, многие участники семинара считали, что есть надежда справиться с этой задачей.

Причина? Основные технологические достижения последних нескольких лет позволяют нейробиологам проводить исследования и решать такие задачи, о которых они всегда мечтали, начав, по словам многих участников семинара, с составления схемы соединений человеческого мозга.

Картирование человеческого мозга

Идея картирования человеческого мозга не нова. «Отец нейронауки» Сантьяго Рамон-и-Кахаль утверждал на рубеже 20-го века, что мозг состоит из нейронов, сплетенных между собой весьма специфическим образом. С тех пор мы пытаемся нанести на карту эту изысканную сеть.

На самом деле, ученые в других местах назвали схему соединений самой по себе грандиозной задачей нейронауки. Он фигурирует в списке «Большие вызовы разума и мозга» Национального научного фонда (NSF, 2006 г.), в списке «Большие вызовы» Национальной инженерной академии (NRC, 2008 г. ) и в списках пожеланий как минимум половины -десяток крупных научных областей, от генетики до компьютерных наук.

Если нас интересует, как работает разум, то нам обязательно нужно знать физическое воплощение мозга и его функций, — заметил Джеффри Лихтман, профессор молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета. Эти усилия потребуют некоторого механизма для получения карт соединений, которые объединят анатомию, нейронную активность и функции. Пока они не будут доступны, поле не сможет полностью реализовать свой потенциал.

Задача во многом похожа на картирование генома человека: мы можем не знать точно, что мы узнаем, но у нас есть твердое убеждение, что мы многое узнаем, — прокомментировал Лешнер.

Так почему же этого не произошло?

Потому что нейроны очень малы, а человеческий мозг чрезвычайно сложен и труден для изучения. Ева Мардер, профессор неврологии Университета Брандейса и президент Общества неврологии, отметила, что ученые работают над анализом цепей уже почти 40 лет, в основном с более мелкими организмами, особенно с беспозвоночными, потому что их более простые неврологические системы легче поддаются изучению и анализу. анализ.

Классический подход, применяемый с 1960-х годов, был прост: определить поведение, определить нейроны, участвующие в этом поведении, определить связь между этими нейронами, а затем возбудить отдельные нейроны, чтобы понять их роль во влиянии на поведение. Этот подход называется «динамика цепи», и он чрезвычайно помог понять, как работают эти простые неврологические системы.

Но по мере того, как вы переходите от губок и анемонов к приматам и людям, каждый шаг этого аналитического процесса становится бесконечно сложным.

Как заметил Мардер, до сегодняшнего дня препятствия для понимания больших цепей и мозга позвоночных включают в себя трудности идентификации нейронов, трудности с нарушением отдельных классов нейронов в изоляции и трудности с записью достаточного количества нейронов одновременно с достаточным количеством пространственное и временное разрешение.

Другими словами, трудности возникали на каждом этапе процесса динамики схемы.

Но ключевые слова в заявлении Мардера — «до сегодняшнего дня». Если вы посмотрите на три вещи, которые Мардер назвал камнями преткновения, крупные технологические прорывы за последние несколько лет решили или близки к решению каждой из них, начиная с новой техники, созданной в лаборатории Лихтмана: «Мозговой лук».

Технологический прогресс: Brainbow

Картирование мозга — непростая задача. Нейроны и связи между ними настолько малы и сложны, что проследить их путь через мозг практически невозможно.

Более века лучшим методом, доступным исследователям, было «окрашивание Гольджи». Разработанный в 1873 году (и мало улучшенный с тех пор), метод Гольджи использует пятно соли хромата серебра, чтобы проследить путь отдельных нейронов, вплоть до аксонов и дендритов.

Метод Гольджи работает довольно хорошо, но имеет два серьезных недостатка, которые ограничивают его использование при изучении сложных связей между нейронами в одной сети. Первый недостаток заключается в том, что этот метод окрашивает все в один и тот же цвет — серый, — что очень затрудняет одновременное изучение нескольких нейронов или представление того, как разные нейроны связаны друг с другом. Во-вторых, трудно ориентироваться на конкретные клетки для окрашивания, то есть окрашивание нейронов происходит в значительной степени случайным образом.

За прошедшие годы исследователи усовершенствовали окраску Гольджи. Например, генетики нашли способы «пометить» разные нейроны генами, которые естественным образом производят флуоресцентные цвета, чтобы сами нейроны могли светиться красным, синим или желтым цветом. Это достижение позволило исследователям одновременно изучать несколько нейронов.

В настоящее время нейронауки созрели до такой степени, что научные знания и технологические достижения сливаются воедино, открывая новые возможности. Например, в 2007 году исследователь из Гарвардского университета Джин Ливе, работавшая в лаборатории Лихтмана, опубликовала статью, показывающую, как гены, кодирующие флуоресценцию медуз и кораллов, могут быть объединены, чтобы заставить разные нейроны выражать сотни разных цветов (Livet et al., 2007). ). Этот метод Brainbow основан на трех генах, кодирующих красный, синий и желтый цвета, которые комбинируются на разных уровнях, чтобы производить все разные тона. Например, клетка может иметь три красных гена, два синих и один желтый.

Результат? Исследователи впервые могут идентифицировать и нанести на карту сотни нейронов одновременно, наблюдая, как они переплетаются и взаимодействуют друг с другом, прослеживая карту мозга более подробно, чем это было возможно всего 1 или 2 года назад.

Технологический прогресс: нейронный «выключатель света»

Вторым препятствием Мардера была задача воздействовать на отдельные нейроны. Даже если вы можете видеть связи между реальными клетками, если вы хотите увидеть, как один нейрон соединяется с другим и влияет на него, и, что наиболее важно, какое влияние это оказывает на поведение, вы должны быть в состоянии «возбудить» эти нейроны, чтобы выяснить это. Снова и снова и снова.

Классический метод использует электроды для стимуляции нейронов, но он не является ни точным, ни особенно сложным. Нейроны настолько малы и образуют так много соединений — отдельный нейрон может образовывать более 100 отдельных соединений с другими нейронами, — что чрезвычайно сложно точно активировать один нейрон, не говоря уже о конкретном нейронном соединении, в тесте in vitro. модельной системы, и тем более в нервной системе in-vivo позвоночных.

Однако в 2005 году исследователи из Стэнфордского университета и Института биофизики Макса Планка в Германии разработали нейронный «выключатель света», который позволяет им включать и выключать отдельные нейроны или нейронные связи, подвергая их воздействию света (Boyden et al., 2005). Наука, стоящая за исследованием, впечатляет. Исследователи обнаружили белок зеленых водорослей, который меняет электрическое состояние клетки при воздействии синего света. Вставив этот ген в нейроны крысы, исследователи смогли получить контроль над этими нейронами и, следовательно, над их связями, включая и выключая их щелчком выключателя. В качестве дополнительного бонуса исследователи прикрепили этот белок к гену, который светится при воздействии зеленого света, что позволяет им идентифицировать и контролировать отдельные нейроны. Таким образом, при зеленом свете исследователи могут видеть нейроны, производящие белок, и, переключая луч света на синий, они могут возбудить нейрон и исследовать его эффекты.

Применений и последствий этой новой техники много. С исследовательской точки зрения, возможность включать и выключать отдельные нейроны позволяет углубленно изучать функции отдельных нейронов в мозге. С клинической точки зрения, способность модулировать нейроны с помощью чего-то такого простого и неинвазивного, как свет, открывает возможности для чрезвычайно целенаправленной терапии таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, депрессия и других.

Технологическая задача: пространственное и временное разрешение

Третья проблема Мардера — сложность записи достаточного количества нейронов одновременно с достаточным пространственным и временным разрешением — остается серьезной проблемой для этой области. В последние годы возможности как визуализации, так и записи электродов прошли долгий путь, но многие исследователи выразили потребность в большем.

Многоканальные записывающие микроэлектродные массивы

Разработка многоканальных записывающих микроэлектродных массивов позволяет исследователям точно измерять активность нескольких нейронов одновременно. Достижения в области фотоники, электронных схем и техники позволили существенно уменьшить эти массивы, резко увеличив количество нейронов, которые можно контролировать непосредственно через кожу. Более того, исследователи считают, что теперь устройства можно имплантировать в мозг или в другое место в нервной системе, предполагая, что мы можем измерять активность нейронов на индивидуальном уровне в течение длительных периодов времени (Kelly et al., 2007).

Если мы собираемся получить настоящую карту функциональной схемы человека, мы должны быть в состоянии сделать это неинвазивно и широко.

«Функции мозга закодированы в распределенной сети в мозге», — сказал Бин Хе, профессор биомедицинской инженерии, электротехники и неврологии Университета Миннесоты, поэтому важно визуализировать связность мозга и динамику сети не только за пределами локализованных цепи, но и по всей сети.

Функциональная магнитно-резонансная томография

Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) позволяет исследователям неинвазивно измерять кровоток и оксигенацию крови в головном мозге. Поскольку кровоток и оксигенация тесно связаны с активностью мозга, исследователи могут видеть, какие области мозга активны, когда добровольцы (или исследовательские животные) выполняют поставленную задачу.

Схема цепи, которая не коррелирует обратно с активностью, не очень ценна. фМРТ — это один из методов, используемых для интеграции анатомии в функцию, что позволяет эту корреляцию. К сожалению, показания фМРТ не идеальны. Пространственное разрешение только недавно поднялось до миллиметрового уровня, и, к сожалению, измерения не в реальном времени. Существует задержка примерно в секунду между активностью мозга и соответствующими изменениями кровотока и оксигенации, которые можно обнаружить с помощью фМРТ. Однако исследователи должны иметь возможность измерять активность в режиме реального времени, миллисекунда за миллисекундой и в гораздо меньшем пространственном масштабе. В результате сейчас они работают над способами объединения показаний фМРТ с мгновенными петлями обратной связи, такими как электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалография (МЭГ).

«Можем ли мы разработать метод, который может неинвазивно отображать нейронную активность с миллиметровым пространственным разрешением и миллисекундным временным разрешением?» — спросил Хе в комментарии, поддержанном другими участниками семинара. Но даже это разрешение зависит от размера нейрона — кубический миллиметр коры головного мозга содержит от 10 ⁴ до 10 ⁵ нейронов.

Информатика и алгоритмы обучения

Несмотря на все эти достижения в сборе данных, задачи картирования мозга остаются огромными. Проект генома человека был бы невозможен до начала 21 века, поскольку в области генетики просто не было автоматизированных методов или вычислительной мощности для реализации проекта. Количество данных, необходимых для картирования структуры мозга, вероятно, будет на порядок больше, чем требовалось для картирования генома, и потребует огромных вычислительных мощностей. Здесь на помощь приходит компьютерная наука.

Один из примеров использования вычислительных методов для связи нейронной активности с психологическими состояниями был предоставлен Томом Митчеллом, заведующим кафедрой машинного обучения Университета Карнеги-Меллона, который описал, как с помощью методов машинного обучения нейронная активность и реакции человека в слова или изображения могут быть расшифрованы с помощью фМРТ. Такие компьютерные алгоритмы, которые были приняты исследователями, изучающими нейронные репрезентации всего мозга, обеспечивают прямую связь между биологией нейронной активности и абстрактными психическими состояниями, такими как размышления об объекте.

Кроме того, была отмечена работа лаборатории Себастьяна Сына в Массачусетском технологическом институте. Сенг и его коллеги смогли разработать алгоритм машинного обучения, который может помочь проследить путь отдельных нейронов через мозг (Jain et al., 2006). В программе Сына машина «наблюдает», как люди проходят через нее, и составляет карту отдельных нейронов. Затем он изучает, как люди-исследователи выполняли эту работу, и разрабатывает параметры, соответствующие той же схеме, таким образом, потенциально предоставляя инструмент, который значительно сократит количество человеко-часов, необходимых для выполнения некоторых работ.

Чтобы эффективно локализовать белки и другие химические вещества и построить нейрохимическую микросхему мозга, потребуются эквиваленты автоматических секвенаторов, которые с возрастающей скоростью управляют секвенированием генома человека, сказал Джозеф Койл, профессор психиатрии и неврологии в Гарварде. Медицинская школа.

Человеческий разум или совокупность человеческих разумов никак не могут эффективно и действенно просеять огромное количество данных. Скорее, для этого потребуются автоматизированные процедуры, работающие на компьютерах, которые зарекомендовали себя в одной области и применяются к этой области, добавил Рид Монтегю, профессор неврологии в лаборатории нейровизуализации человека Медицинского колледжа Бэйлора.

Лихтман подчеркнул, что это большая наука. Ни одна лаборатория не может этого сделать. Скорее, это можно сделать только с помощью многолабораторных, национальных и даже международных усилий.

Все эти достижения очень взволновали таких исследователей, как Лихтман и Мардер.

«Я бы сказал, что сегодня, в 2008, 2009 годах, мы находимся прямо на историческом пике, потому что у нас есть революционные возможности для анализа цепей в следующем десятилетии», — сказал Мардер.

«Возможно ли это?» — спросил Лихтман, который использовал слово «коннектом» для обозначения электрической схемы мозга. «Можем ли мы получить коннектомы? Я бы сказал, что мы можем. Наконец, есть необходимые методы для этого».

Важность нейронных сетей

Конечно, коннектом — это всего лишь один шаг, способ разбить мозг на понятные части. Новое исследование показывает, что мозг — это значительно больше, чем сумма его частей, и что представление на уровне сети имеет решающее значение для понимания того, как он функционирует.

Когда информация поступает из внешнего мира — скажем, когда вы смотрите на Мону Лизу — сенсорный ввод преобразуется в мозг в серию электрических всплесков. Дело не в том, что активируются один или два нейрона; целые области мозга (и, возможно, весь мозг) загораются со сложными проводящими путями, которые говорят нам, что простая схема цепи не может полностью объяснить активность в мозгу.

Уильям Биалек, профессор Лаборатории физики Джозефа Генри и Института интегративной геномики Льюиса-Сиглера Принстонского университета, описал эту серию спайков на семинаре как «язык, на котором нервная система делает свою работу».

«Хотя большая часть истории нейробиологии посвящена пониманию реакций отдельных нейронов, — сказал Биалек, — на самом деле почти весь наш опыт основан на активности многих-многих нейронов».

В качестве примера он привел человеческую сетчатку. Если вы измерите корреляции между различными нейронами, обрабатывающими информацию с сетчатки, вы обнаружите, что корреляции очень слабые. Поэтому заманчиво предположить, что имеют значение именно отдельные нейроны, а не все целиком. Но Биалек говорит, что в коде скрывается какой-то порядок.

Хотя все корреляции между нейронами слабые, почти все пары коррелированы. Любопытно, что это напоминает модели формирования коллективных мнений в обществах, но также напоминает более ранние модели в статистической физике, где в этих слабых корреляциях на самом деле могут скрываться удивительно драматические коллективные эффекты.

Джон Хопфилд предложил именно такую ​​модель нейронных сетей в 1982 году, и эта модель была во многом подтверждена исследованиями. Биалек объяснил, например, что эти сети имеют тенденцию впадать в разные «состояния» или общие паттерны электрических всплесков, которые более постоянны, чем отдельные импульсы отдельных нейронов. Например, если вы воспроизводите фильм на сетчатке дважды, то конкретные нейроны, которые срабатывают, каждый раз будут меняться. Однако общий паттерн активности мозга будет сохранен и воспроизведен.

По словам некоторых участников семинара, мы уже добились больших успехов в понимании этих кодов. Теодор Бергер, профессор инженерии Университета Южной Калифорнии, отметил, что технологии многосайтовых записывающих массивов и новые достижения в компьютерных алгоритмах, включая нелинейные динамические модели, значительно упростили понимание представлений внешнего мира в мозгу. Бергер твердо предположил, что технологические разработки быстро превратятся в существенные прорывы или разработки.

За последнее десятилетие или два мы многого достигли в картировании и локализации мозга как таковых, но сегодня необходимо перейти от локализации мозга к визуализации связей, — заметил Хе.

Другие думали, что могут появиться еще более удивительные паттерны — паттерны, которые сегодня мы даже не можем себе представить.

Монтегю утверждал, что область нейронауки выносит на обсуждение психологические концепции поведения, работая с предположениями о том, что мозг работает определенным образом и что эти предположения влияют на то, как мы изучаем мозг.

«Когда мы ищем нейронные корреляты — мы ищем нейронные корреляты обучения и памяти или мы ищем нейронные корреляты блокнотной памяти или долговременной памяти — возможно, там есть какие-то скрытые понятия, которые более агностический подход снаружи и внутри раскроет», — сказал Монтегю.

Монтегю призвал к более строгим определениям поведения и более агностическому подходу к исследованиям, используя мощь современных вычислительных технологий для поиска закономерностей, которые мы даже не можем себе представить. Настало время для восходящего анализа, в котором можно перейти от психологического пространства к вычислительному пространству с хорошей количественной оценкой поведенческих конечных точек.

Путь вперед

Верная теория мозга в некотором смысле является конечной целью: понять, как физические процессы в наших нейронах превращаются в поведение и восприятие внешнего мира.

Как показали приведенные выше обсуждения и как резюмировал председатель сессии и проректор Гарвардского университета Стивен Хайман, мы все еще находимся на ранней стадии ответа на этот вопрос или даже выяснения того, как он может выглядеть. В зале была широко распространена поддержка важности картирования физических схем мозга, но также было ощущение, что одной физической карты недостаточно, чтобы объяснить, как он на самом деле работает. Были предложения сосредоточиться на нейронных сетях и языке электрической активности в мозгу, а также попытки заставить независимый анализ данных искать закономерности, которые мы даже не можем себе представить.

Участники дискуссии в целом согласились с тем, что великие технологические прорывы сделали эту работу более возможной, чем когда-либо прежде, но необходимы дополнительные прорывы, особенно в области визуализации и компьютерного обучения.

В конце концов, отдача от такого рода исследований будет огромной. Мало того, что разработка жизнеспособной теории возможностей мозга является одной из величайших интеллектуальных задач в истории человечества, это исследование также может найти огромное применение для лечения болезней, разработки политики в области образования и поддержания здоровья.

Мы достигли технической точки, когда становится возможным представить себе приближение к пониманию того, как устроен мозг на уровне детализации, детализации и строгости, чтобы мы могли представить, как это обретает форму и достигает теории разума и мозг в какой-то момент, прокомментировал Деннис Чой, бывший президент Общества неврологии и директор Комплексного центра неврологии в Университете Эмори. Остается только это сделать.

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Подача статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

• Оценка ответа IgG против слюны, характерного для переносчиков малярии Anopheles, у детей в возрасте до пяти лет, наблюдаемых в медицинских учреждениях в районах с низкой и высокой устойчивостью к инсектицидам в Южном Бенине()

  Токпоннон Т. Филемон, Оссе Разаки, Нукпо Герберт, Легба Тибо, Кукпо Зинсу Коме, Оке Мариам, Фассину Арсен, Акакпо Эвелин, Фассину Гектор, Падону Хиль Жермен, Рему Франк, Кинде-Газар Дороти, Акогбето Мартин

  Достижения в области инфекционных заболеваний Том 13 № 2, 9 июня 2023 г.

  DOI: 10.4236/помощь.2023.132025 2 загрузки  21 просмотр

• Расширенный комплекс фолликул-бороздка-трещина является ранним предупредительным признаком старения кожи лица: улучшение за счет применения Galactomyces Ферментный фильтрат-содержащий продукт для кожи ()

  Кукидзо Миямото, Бандара Диссанаяке, Шеналь Ванигасекара, Кейсуке Фуджи, Сянхун Ян, Масутака Фуруэ

  Журнал косметических, дерматологических наук и применений Том 13 № 2, 9 июня 2023 г.

  DOI: 10.4236/jcdsa.2023.132010 1 загрузок  18 просмотров

• Статистические методы и честность выборов: выборы 2022 года в Бразилии()

  Ари Хорхе Агияр Ногейра

  Beijing Law Review Vol.14 No.2, 9 июня 2023 г.

  DOI: 10.4236/blr.2023.142039 7 загрузок  40 просмотров

• «Незначительный подрывной элемент»: размышления о юношеской траектории детей боевиков военно-гражданской диктатуры Бразилии ()

  Ана Луиза Феррейра да Силва, Рита де Кассия Соуза Табоса Фрейташ

  Beijing Law Review Vol. 14 No.2, 9 июня 2023 г.

  DOI: 10.4236/blr.2023.142038 1 загрузок  21 просмотров

• Применение схемы клинического сестринского ухода в перилечебный период иммуноадсорбционной терапии ревматических иммунных заболеваний ()

  Ли Ван, Фан Фан, Янруй Рен

  Медицина Янцзы Том 7 № 2, 9 июня 2023 г.

  DOI: 10.4236/ym.2023.72009 1 загрузок  25 просмотров

• Эпидемиологические и терапевтические аспекты акушерских свищей в 2021 г.: обзор 97 случаев в Ведомственном университетском больничном центре Боргу и Алибори в Бенине ()

  Махубло Винаду Вудуэ, Жан де Дье Юнга Фома, Коку Исидор Гандахо, Матьё Зессаху Какпо, Седжро Рауль Атаде, Био Таму Самбо, Нуэссева Фанни Мэрилин Хонкпоноу, Кабибу Салифу

  Открытый журнал акушерства и гинекологии Том 13 № 6, 9 июня 2023 г.

  No related posts.