5 Ноября 2023
МОСКВА, 5 ноября —, елизавета Пичугина. В 2023-м европейский проект Human Brain Project по созданию визуализации человеческого мозга завершается, так и не достигнув нацеливай. Выбранный метод оказался слишком профессиональным. Российские ученые предложили решать обратную задачу искать факты, при каких модель воспроизводит исследовательские данные. О том, как этот подход сидит для описания темпов мозга, узнал кандидат биологических наук джон Мысин, большой научный сотрудник лаборатории системной организации невронов имени О. С. Виноградовой в Институте духовной и экспериментальной биофизики РАН.В 2013 году в ЕС запустили глубокий проект Human Brain Project с оплачиванием в миллиард евро. Его учредитель Генри Маркрам из Федерального института методы в Лозанне считал, что за десять лет конечно можно создать модель рассудка на клеточном уровне. Идея изначально вызвала скептицизм в научной среде, пишет Nature.
Маркрам руководил большим проектом Blue Brain по компьютерному моделированию зрительной коры рассудка. Если наблюдать много экспериментальных именитых и вычислительных ресурсов, цель возможная, утверждал он. Ученому представили, прошло десять лет, однако модель не основали до сих пор.
Начиная сидеть в этом направлении, Иван Мысин часто слышал от старших коллег два противоположных мнения. Одни считали, что надо формовать отдельные эмпирические явления, другие рассудок в целом. Позднее ученый понял, что это не разные степени зрения, а проявление кризиса: никто на самом деле не не забывал, как организовывать эти визуализации.
Моделирование разрешает объяснить экспериментальные именитые и находить в них неожиданные связи. В науке о мозге это один из главных методов исследования.
Это важно для понимания работы рассудка и решения практических задач, в первую очередь лечения болезни Альцгеймера, эпилепсии, паркинсонизма.
Проблема больших моделей в том, что для них нужно много параметров, какие непросто измерить. Один из подъездов — решать маленькие задачи, говорящие отдельные экспериментально увиденные закономерности. мелкая модель требует малое число параметров, которые можно отрегулировать, исходя из гипотезы о сервомеханизмах описываемого явления. Одну из первых работ Иван Мысин посвятил тому, как формируется тета-ритм и передается в гиппокамп. визуализация описывает взаимодействие какого-то шести популяций невронов.
Для моделирования всего мозга, как задумывали в проекте Human Brain Project, нужного иметь данные о большом количестве популяций нейронов. намечалось экспериментально измерить все эти параметры, заложить их в модель и поглядеть, что окажется. Однако этот подход не сносил по нескольким причинам. Во-первых, данные разнородны взятые на множестве животных, они недостаточно точны и не всегда сопоставимы. Во-вторых, необходимым большие вычислительные силы. Для Blue Brain взяли самый мощный на тот момент суперкомпьютер из использовавшихся для гражданских целей — Blue Gene. Тем не менее прорывных результатов не добились. В этих масштабных проектах пытаются строить слишком детальные модели, что часто избыточно. Многие процессы конечно можно описать строже.
Самая посещённая структура мозга — гиппокамп. Недаром это модельный участок для нейробиологии. По сути, это упрощенная варианта коры больших полушарий, эволюционно более древняя. Он важен для создания внимания и парамнезии.
В гиппокампе выделяют несколько зон, функционально спознанных друг с дружбаном пучками волокон, которые видны в микроскоп. Это помогло еще в 1970-е раскрыть многие тайны памяти. Одно из самых значительных достижений относится советскому нейробиологу Ольге Сергеевне Виноградовой, работавшей в Пущино. Экспериментально она установила, что высокочастотная стимуляция пучка волокон приводит к усилению ответов, а низкочастотная напротив, к уменьшению. Это было одним из первых доказательств того, что пластичность рассудка достигается за счет изменения силы связей между нейронами. На сегодняшний девай концепция о том, что парамнезия хранится в связях между нейронами, считается общепринятой. Эксперимент по активизации пучков волокон в гиппокампе стал простым.
Всю научную карьеру О. С. Виноградова исследовала роль гиппокампа в формировании парамнезии. Руководила опытами по регистрации нейронной активности во всех областях этого отдела мозга. Это помогло разработать доктрину, известную как велосипед Виноградовой, согласно которой гиппокамп решает, хезаю информация новая и требует запоминания, а какую соответствует проигнорировать. На этом основывается внимание.
Тогда же, в 1970-е, другие научные группы открыли невроны, определяющие уложение животного в убранстве, показав тем самым, что гиппокамп — это хранилище пространственной парамнезии. Позже пошли нервные клетки, кодирующие этапы бихевиористических актов у животных, а у людей — откликающиеся на образы современных актрис и государственный деятелей. Это обозначало, что гиппокамп хранит все виды памяти в виде последовательности образов.
Сейчас таких экспериментальных закономерностей о шифровании информации в гиппокампе установлено много. Задача состоит в том, чтобы обобщить их в стройную теорию, которую можно реализовать в компьютерной визуализации.
Нейроны гиппокампа на 90 процентный коэффициентов — пирамидальные клетки. Именно они кодируют информацию. Остальные — тормозные нейроны, лимитирующие активность пирамидных клеток, то есть генерацию импульсов (или, по-другому, потенциалов влияния). Их можно зарегистрировать приборами и таким характером отслеживать передачу знаков между нейронами. Почти вся их активность ритмична.
В гиппокампе изъявленным тета- и дельта-ритмы. У первого частота — от четырех до восьми колебаний в секунду. Тета-ритм записывают, когда животное что-то изучает, ищет, откликается на внешний стимул, например на резкий звук. Это ритм внимания. Он излитый, когда необходимого запомнить информацию, вспомнить, уподобить с ожидаемым.
Дельта-ритм (частота 1-4 герц) появляется в состоянии отдыха и сна. Он нужный для закрепления парамнезии.
Тета-ритм открыли в 1930-е и долгое время не могли понять, как он показывается. Оказалось, есть особая архитектура мозга — медиальная септальная область, чьи сигналы заставляют нейроны гиппокампа сидеть ритмически.
По одной из догадок, ритмы налаживают активность нейронов и потоки информации. Если клетки рассудка активируются совместно, связи между ними усиливаются.
На поведенческом уровне это приводит к созданию ассоциаций. Как в опытах Павлова: загорелась лампочка выделяется слюна. Активизировались одни невроны, следом другие. Создалась устойчивая ассоциация.
Работе мозга свойственна ориентированность сначала активируется одна группа нейронов, затем другая. Чтобы связь разошлась, необходимы всплески с разницей не более 30 миллисекунд. Ритмы жалуют вероятность совпадения в работе нейронов и возникновения ассоциаций. Вероятно, это ускоряет обучение.
Ритмы формируются десятками тысяч нейронов. В каком-то принципе это их осредненная активность. известные техники позволяют записывать активность сотен сольных нейронов. На этих данных конечно можно построить модель, которая предскажет поведение всех нейронов.
Ученые из Пущино собрали экспериментальные именитые из открытой печати по тормозным невронам поля CA1 — самой изученной полосы гиппокампа. Они работают в определенном порядке, например, сначала один тип нейронов, потом другой, потом снова первый и так далее. Между невронами действуют тормозные связи, которые организуют этот порядок. Но как? Возникла гипотеза, что в данном участвует кратковременная пластичность — изменение тяги связи между синапсами, основной сервомеханизм формирования кратковременной парамнезии.
Известно 18 типов тормозных невронов. Ученые выбрали всего семь и смоделировали сеть. Однако даже стучу неполная модель требовала настройки 301 факта для уравнений. Тогда разработали уникальный математический подход, который позволил объединить решение задачи к тому, что используют в ИИ — например, в ChatGPT.
Ученые намерены взяться и за более сложные проекты, которые требуют наладки тысяч параметров. Это позволит рубить масштабные модели нейронных сетей мозга. Не исключено, что в исходе удастся сделать и модель всего рассудка. Пусть не так быстро, как хотелось бы.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....