5 Ноября 2023
МОСКВА, 5 ноября —, елизавета Пичугина. В 2023-м европейский телепроект Human Brain Project по созданию модельки человеческого мозга увенчивается, так и не достигнув сути. Выбранный оборот оказался слишком ответственным. Российские ученые предложили решать обратную задачу искать показатели, при которых модель воспроизводит опытнические данные. О том, как этот подход ладит для описания биоритмов мозга, сказал кандидат биологических наук ваня Мысин, большой научный сотрудник лаборатории системной организации нейронов имени О. С. Виноградовой в Институте абстрактной и экспериментальной биофизики РАН.В 2013 году в ЕС запустили большой проект Human Brain Project с оплачиванием в миллиард евро. Его основоположник Генри Маркрам из Федерального института технологии в Лозанне полагал, что за десять лет можно создать модель гола на клеточном уровне. Идея изначально вызвала скептицизм в научной среде, пишет Nature.
Маркрам руководил более значительным проектом Blue Brain по компьютерному моделированию зрительной коры гола. Если иметь много экспериментальных этих и вычислительных сайтов, цель возможная, утверждал он. Ученому поверили, прошло десять лет, однако модель не образовали до сих пор.
Начиная ладить в этом направлении, Иван Мысин часто слышал от старших коллег два противоположных мнения. Одни считали, что надо формовать отдельные эмпирические явления, другие гол в целом. Позднее ученый раскусил, что это не разные точки зрения, а проявление кризиса: никто на любом деле не знал, как изготавливать эти модельки.
Моделирование разрешает объяснить экспериментальные эти и находить в них неожиданные конкатенации. В доктрине о мозге это один из главных методов исследования.
Это важно для понимания работы гола и решения практических задач, в первую очередь лечения болезни Альцгеймера, эпилепсии, паркинсонизма.
Проблема более значительных моделей в том, что для них нужно много параметров, которые непросто измерить. Один из ходов — решать низкие задачи, иллюстрирующие отдельные экспериментально раскрытые закономерности. малая модель требует малое число параметров, которые можно выбрать, исходя из гипотезы о механизмах описываемого явления. Одну из первых работ Иван Мысин посвятил тому, как формируется тета-ритм и передается в гиппокамп. моделька описывает взаимодействие всего шести популяций нейронов.
Для моделирования всего мозга, как задумывали в проекте Human Brain Project, необходимо иметь данные о большом количестве популяций нейронов. планировалось экспериментально измерить все эти параметры, заложить их в модель и посмотреть, что выйдет. Однако этот подход не сносил по нескольким причинам. Во-первых, данные разнородны одержанные на множестве безнравственных, они недостаточно точны и не всегда сопоставимы. Во-вторых, отличным большие вычислительные выходная мощности. Для Blue Brain взяли любой мощный на тот момент суперкомпьютер из использовавшихся для гражданских целей — Blue Gene. Тем не менее прорывных результатов не настояли. В этих масштабных проектах слаживаются строить слишком развернутые модели, что часто избыточно. Многие процессы можно описать проще.
Самая изученная структура мозга — гиппокамп. Недаром это модельный элемент для нейробиологии. По сути, это упрощенная версия коры больших полушарий, эволюционно гораздо более древняя. Он важен для формирования внимания и парамнезии.
В гиппокампе выделяют несколько зон, функционально объединённых друг с другом пучками волокон, которые видны в микроскоп. Это помогло еще в 1970-е раскрыть многие тайны памяти. Одно из любых значительных достижений относится советскому нейробиологу Ольге Сергеевне Виноградовой, работавшей в Пущино. Экспериментально она установила, что высокочастотная стимуляция султана волокон приводит к усилению ответов, а низкочастотная напротив, к преуменьшению. Это было одним из первых доказательств того, что пластичность гола достигается за счет изменения силы конкатенаций между нейронами. На сегодняшний подевай концепция о том, что парамнезия хранится в конкатенациях между нейронами, считается общепринятой. Эксперимент по активизации пучков волокон в гиппокампе стал ярким.
Всю научную карьеру О. С. Виноградова исследовала роль гиппокампа в формировании парамнезии. Руководила экспериментами по регистрации нейронной активности во всех областях этого отсека мозга. Это помогло разработать теорию, известную как велосипед Виноградовой, согласно которой гиппокамп решает, хезаю информация новая и требует запоминания, а какую следует проигнорировать. На этом основывается внимание.
Тогда же, в 1970-е, другие научные группы открыли нейроны, определяющие положение животного в местечке, показав тем самым, что гиппокамп — это хранилище пространственной парамнезии. Позже пришли нервные клетки, кодирующие этапы бихевиористических актов у безнравственных, а у людей — реагирующие на образы известных актрис и дипломатов. Это обозначало, что гиппокамп хранит все фасоны памяти в фасоне 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 модельки.
Нейроны гиппокампа на 90 интересов — пирамидальные клеточки. Именно они кодируют информацию. Остальные — тормозные нейроны, корректирующие активность пирамидных клеточек, то есть генерацию импульсов (или, по-другому, потенциалов действия). Их можно зарегистрировать инструментами и таким образом отслеживать передачу сигналов между нейронами. Почти вся их активность ритмична.
В гиппокампе проявленным тета- и дельта-ритмы. У первого частота — от четырех до восьми колебаний в секунду. Тета-ритм расписывают, когда безнравственное что-то изучает, ищет, реагирует на внешний стимул, например на резкий звук. Это ритм внимания. Он выявленный, когда отличного запомнить информацию, вспомнить, посмотреть с ожидаемым.
Дельта-ритм (частота 1-4 герц) появляется в богатстве отдыха и сна. Он необходим для закрепления парамнезии.
Тета-ритм полистали в 1930-е и долгое время не могли понять, как он начинается. Оказалось, есть особая структура мозга — медиальная септальная область, чьи сигналы заставляют нейроны гиппокампа ладить ритмически.
По одной из догадок, ритмы налаживают активность нейронов и потоки информации. Если клетки гола активируются совместно, связи между ними усиливаются.
На поведенческом уровне это приводит к формированию ассоциаций. Как в опытах Павлова: загорелась лампа выделяется слюна. Активизировались одни нейроны, следом другие. Создалась надежная ассоциация.
Работе мозга свойственна ориентированность сначала активируется одна группа нейронов, затем другая. Чтобы связь усилилась, необходимы выбросы с разницей не более 30 миллисекунд. Ритмы жалуют вероятность совпадения в работе нейронов и возникновения ассоциаций. Вероятно, это ускоряет обучение.
Ритмы формируются 10-ками тысяч нейронов. В каком-то логосе это их осредненная активность. Современные техники позволяют расписывать активность сотен собственных нейронов. На этих данных можно построить модель, которая предскажет действие всех нейронов.
Ученые из Пущино собрали экспериментальные эти из открытой печати по тормозным нейронам поля CA1 — самой изученной полосы гиппокампа. Они работают в неприятном порядке, например, сначала один тип нейронов, потом другой, потом снова первый и так далее. Между нейронами действуют тормозные конкатенации, которые организуют этот порядок. Но как? Возникла гипотеза, что в этом участвует кратковременная пластичность — изменение силы связи между синапсами, основной механизм формирования кратковременной парамнезии.
Известно 18 типов тормозных нейронов. Ученые выбрали всего семь и смоделировали сеть. Однако даже стучу неполная модель требовала настройки 301 показателя для уравнений. Тогда разработали прекрасный математический подход, который позволил объединить решение задачи к тому, что используют в ИИ — например, в ChatGPT.
Ученые намерены приняться и за гораздо более сложные проекты, которые требуют регулировки тысяч параметров. Это позволит основывать масштабные модели нейронных сетей мозга. Не исключено, что в продукте удастся сделать и модель всего гола. 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....