Чтобы не запутаться в ассоциативных связях, для каждого нового раздражителя мозг выделяет в области памяти отдельную группу нейронов, которая не перекрывается с другими группами.

Многие наши воспоминания связаны с запахами: например, запах выпечки может напомнить домашний пирог из детства, запах травы — футбол на школьных каникулах, запах больницы — визит к врачу, опять же из детства. Тут можно привести и другие примеры, связанные не только с запахами, но и со звуками, осязанием, какими-то визуальными «ключами». Общая их особенность в том, что они отличаются большой определённостью: конкретное ощущение оказывается связано с конкретным воспоминанием.

Подробнее

8 фактов о группах нейронов, которые активируются в определенных ситуациях

Поведенческая специализация нейрона — это феномен, который может быть описан следующим образом: каждый раз, когда любой живой организм что-то делает, некоторые из нейронов, находящиеся у него в голове, начинают активироваться или генерировать потенциалы действия, то, что часто называют электрическими сигналами в мозге. То, что наш мозг состоит из нейронов, было известно достаточно давно, как и то, что эти нейроны не всегда активны, а активны с какими-то определенными закономерностями. В начале 70-х годов появилась возможность изучать закономерности развития нейронной активности в реальном поведении живых организмов, то есть не тогда, когда они усыплены или мертвы, а тогда, когда они имеют возможность выполнять привычные виды действий или поведения или чему-то обучаются.

1. Нейроны места
Обнаружилось, что можно найти нейроны, активность которых четко коррелирует с выполняемым движением или действием у животных. Впервые феномен поведенческой специализации у нейронов был описан в начале 70-х годов. Тогда Достровским и О’Кифом были описаны так называемые «нейроны места». Эти исследователи показали, что, если выпустить животное в некое помещение, например посадить в коробку, оно, естественно, будет перемещаться в этой коробке. Но есть места, проход через которые вызывает активность определенных нейронов. Точнее, нельзя сформулировать, что проход через определенное место вызывает активность нейронов, точно так же нельзя сказать, что активность нейронов вызывает проход через определенное место. Этот феномен заключается в четкой корреляции между активацией нейрона и нахождением животного в определенном месте пространства. Эти нейроны получили название нейронов места. Точно так же можно описать подобные нейроны места у человека: если вы проходите по какой-то знакомой улице, находитесь в некой части города, то можно обнаружить нейроны, активность которых будет связана с теми или иными местами.

Подробнее

В июле нейробиолог Себастьян Сеунг (кор., англ. Hyunjune Sebastian Seung) и его сотрудники завершили свой 18-месячный марафон. Работая примерно с терабайтом данных, учёные использовали искусственный интеллект для реконструкции всей нейронной проводки в пределах 0,001 кубического миллиметра фрагмента коры головного мозга мыши. Результатом стала замысловатая схема проводки, которую лаборатория Сеунга будет использовать для дальнейшего изучения коры головного мозга. Например, исследователи смогут выяснить, как связаны отдельные контуры и как они выполняют вычисления.

Однако у Сеунга и его команды нет времени наслаждаться достигнутым. Учёные спешат пройти следующий этап проекта, на котором предусмотрено добиться в тысячу раз большего: реконструировать кубический миллиметр мышиной коры головного мозга. Обе карты являются частью программы «Машинный интеллект из нейронных сетей кортекса» (Machine Intelligence from Cortical Networks, MICrONS), реализуемой сразу несколькими лабораториями. Эта программа финансируется Агентством передовых исследований в сфере разведки (Intelligence Advanced Research Projects Activity, IARPA) федерального правительства США. Проект направлен на развитие искусственного интеллекта при помощи исследования головного мозга. «Целью нейробиологии при выполнении этой пятилетней программы является наблюдение за активностью и связями каждого нейрона в кубическом миллиметре мышиного неокортекса», — объясняет Сеунг.

В сеунговскую IARPA-команду входят лаборатории Медицинского колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine) в Хьюстоне, штат Техас, и Института Аллена по изучению мозга (Allen Institute for Brain Science) в Сиэтле, штат Вашингтон. Бейлорцы занимаются физиологией: они используют визуализацию кальция, чтобы отслеживать нейронную активность в целевом кубе головного мозга. Затем они отправят исследованный ими фрагмент кортекса учёным из Института Аллена, которые выполнят сканирующую электронную микроскопию этого кубического миллиметра. Полученные данные будут отправлены в лабораторию Сеунга для реконструкции связей 100 000 нейронов. Две другие команды, финансируемые IARPA, работают параллельно: они пытаются сделать то же самое другими методами.

Подробнее

Живые электроды для стимуляции мозга. Идея в том, чтобы роль длинного зонда с электродами выполнял пучок нервных волокон, вживленных в мозг извне. Авторы радикально решают проблему биосовместимости. Вместо того чтобы искать новые материалы, стремясь снизить иммунный ответ, авторы берут обычные нейроны -- ведь аксон тоже принимает и передает электрический потенциал.

Они презентуют концепцию “живых электродов”, которые не только полностью совместимы с тканью, но и растут в ней, точно связываясь с клетками нужного типа.

Подробнее

Месяц назад американский стартап Kernel объявил о начале разработки имплантата для улучшения памяти и обучаемости людей с нарушениями этих функций — например, при болезни Альцгеймера. Научным руководителем проекта стал Теодор Бергер (Theodore Berger) из Университета Южной Калифорнии, который предложил модель активации нейронов гиппокампа в процессе восприятия и запоминания информации, а также показал возможности целенаправленно стимулировать такую активность в гиппокампе мышей и даже приматов.

В Kernel Бергер займется созданием «гиппокампальных протезов» для людей, нуждающихся в них. О его работе мы поговорили с нейрофизиологом из Центра нейроинженерии Университета Дьюка Михаилом Лебедевым.

Подробнее