Нейробиологи предполагают, что во время бодрствования постоянно приобретаемый новый опыт ведет к неуклонному росту синаптической проводимости в мозге, что рано или поздно делает работу мозга неэффективной. Возможно, сон необходим для возвращения мозга в рабочее состояние путем «синаптической ренормализации» — снижения синаптической проводимости до оптимального уровня. Эксперименты на дрозофилах подтвердили эту гипотезу: оказалось, что размер и количество синапсов в мозге действительно снижаются во сне и растут во время бодрствования. При этом чем насыщеннее дневной опыт, тем больше образуется новых синапсов и тем выше потребность в сне.

Несмотря на активное изучение феномена сна, его функции остаются во многом загадочными (см.: Елена Наймарк. Наука во власти сна). Недавно была предложена простая и правдоподобная гипотеза, согласно которой сон необходим для поддержания так называемого «синаптического гомеостаза» (Tononi, Cirelli, 2006, PDF, 300 Кб). Суть идеи в том, что во время бодрствования мозгу приходится постоянно учиться, усваивать новый опыт, активно подстраиваться к меняющейся обстановке.

Подробнее

Согласно «гипотезе синаптического гомеостаза», сон необходим животным, потому что усвоение нового опыта во время бодрствования происходит в основном за счет усиления, а не ослабления синаптической проводимости. Общее нарастание проводимости снижает работоспособность нервной системы, которая поэтому должна регулярно переходить в режим «офлайн», отключаясь от внешних сигналов. Это позволяет избирательно ослабить перевозбужденные синапсы, аккуратно отделяя при этом важную информацию от неважной. Двум исследовательским коллективам из США удалось получить новые независимые подтверждения этой гипотезы. Одна работа основана на трехмерной электронной микроскопии и прямом измерении синапсов, другая — на сравнении количества рецепторов и других белков в синапсах до и после сна. Оказалось, что у мышей во сне достоверно уменьшается и размер синапсов, и количество рецепторов, ответственных за прием возбуждающих сигналов.

Подробнее

Используя генетически модифицированных мышей, ученые буквально заставляли каждый синапс загораться под флуоресцентным светом по всему мозгу, будто звезды на небе. И, подобно тому, как звезды отличаются одна от другой, ученые обнаружили, что и синапсы очень разнообразны, однако соблюдаются закономерности, которые могут поддерживать работу памяти и мышления.

«В человеческом мозгу больше синапсов, чем звезд в галактике. Мозг — самый сложный объект, известный нам, и понимание его соединений на таком уровне будет важным шагом вперед в раскрытии его загадок», говорит ведущий автор работы доктор Сет Грант из Центра клинических наук о мозге.

Подробнее

Благодаря электрической активности нейронных сетей, скрытых в рельефной внешней поверхности мозга, мы ощущаем окружающую среду, используем и понимаем человеческую речь, отличаем добро от зла.

Что ж, тогда мантра биолога “форма отражает содержание” означает, что, когда мы изучаем структуру мозга, мы изучаем саму природу нашего существа.

Команда ученых использовала новый мощный сканер, чтобы с беспрецедентной решительностью внедриться в кору головного мозга и более глубокие его структуры. То, что они обнаружили, чрезвычайно их удивило: базовая структура мозга скорее представляет из себя простую трехмерную сетку, нежели сложный запутанный лабиринт поворотов и изгибов.

Подробнее

В середине прошлого столетия ученые стали обсуждать возможность создания искусственного мозга. Были проанализированы сети «формальных» искусственных нейронов и показано, как они могут выполнять простые логические функции. В 1956 году было введено в оборот понятие искусственного интеллекта. Постепенно сформировались два основных подхода к его изучению. Один из них — программно-прагматический подход, в рамках которого построено множество систем распознавания образов, автоматических переводчиков, игровых программ, роботов и других прикладных систем. Однако они, решая свою узкую задачу, имеют мало общего с биологическим мозгом и не обладают его свойствами. Второй подход, бионический, был попыткой ученых понять, как работает живой организм. В рамках этого подхода некогда были придуманы искусственные нейронные сети, которые, впрочем, впоследствии почти потеряли сходство со своим биологическим прообразом, перейдя в разряд программно-прагматических методов.

Подробнее