головной мозг строение 3d модель

Головной мозг, encephalon. Обзор головного мозга. Верхнелатеральная поверхность головного мозга

Головной мозг, encephalon, помещается в полости черепа и имеет форму, в общих чертах соответствующую внутренним очертаниям черепной полости. Его верхнелатеральная, или дорсальная, поверхность сообразно своду черепа выпукла, а нижняя, или основание мозга, более или менее уплощена и неровна.

Верхнелатеральная поверхность полушарий большого мозга.Оба полушария отделяются друг от друга щелью, fissura longitudinalis cerebri, идущей в сагиттальном направлении. В глубине продольной щели полушария связаны между собой спайкой — мозолистым телом, corpus callosum, и другими лежащими под ним образованиями.

Спереди от мозолистого тела продольная щель сквозная, а сзади она переходит в поперечную щель мозга, fissura transversa cerebri, отделяющую задние части полушарий от лежащего под ними мозжечка.

Источник

Составлена самая подробная 3D-карта части человеческого мозга

В прошлом году специалисты из Google и Гарвардского университета создали первую 3D-карту мозга плодовой мушки. На ней можно увидеть 20 миллионов синапсов, которые связывают между собой 25 миллионов нейронов. Четверть мозга плодовой мушки, нанесенные на карту, стали важной работой в области нейронаук коннектомики, которая изучает структурные связи мозга. Теперь же ученым удалось визуализировать (пусть и крохотный) участок человеческого мозга. Это стало возможным благодаря изъятию мозговой ткани в ходе операции на мозге 45-летней женщины, страдавшей от эпилепсии. Причиной операции стала неэффективность лекарственных препаратов, поэтому хирургам пришлось также удалить здоровые сегменты мозга. Нередко пациенты решают пожертвовать извлеченный материал в исследовательских целях, что и произошло в ходе нового исследования. И все же, самое потрясающее в этой новости заключается в том, что один кубический миллиметр ткани, или один пиксель на МРТ, можно рассмотреть в максимальной детализации онлайн.

Новый взгляд на человеческий мозг показывает его клеточных обитателей во всей их дикой и странной красе. Карта, составленная из крошечного кусочка мозга женщины, показывает различные формы 50 000 клеток и 130 миллионов связей между ними.

Как составить 3D-карту мозга?

Нейробиология, пожалуй, является одной из наиболее сложных наук. Причина заключается в том, что полностью изучить мозг и его работу на сегодняшний день не предоставляется возможным. Как отмечает в своей книге «Кто мы такие? Гены, наше тело, общество» нейрофизиолог, профессор Стэндфордского университета Роберт Сапольски, собираясь на конференциях, ведущие нейробиологи признаются, что понятия не имеют как работает мозг. Настолько все сложно.

И все же, будучи самым непознанным органом человеческого тела, мозг позволил нам совершить несколько знаменательных революций, включая научно-технологическую. Сегодня то, о чем мечтали научные фантасты (и то, о чем не могли подумать) является нашей повседневной жизнью.

Так выглядит участок мозга 45-летней женщины, страдающей от эпилепсии.

Новое открытие можно назвать одним из наиболее знаменательных в своей области: вычислительные программы сшивали полученные изображения вместе, а программы искусственного интеллекта помогали ученым анализировать их. Краткое описание полученного представления было опубликовано в качестве препринта 30 мая на сервере bioRxiv.org. Полный набор данных находится в свободном доступе в Интернете.

Еще больше интересных статей о том, какие тайны мозга удалось узнать ученым за последние несколько лет, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.

Что именно можно увидеть на карте?

Извлеченный в ходе операции кусочек мозговой ткани составлял, как пишет Science News, примерно миллионную часть объема всего мозга. Он был изъят из коры головного мозга — внешнего слоя мозга, ответственного за формирование сложных мыслей.

После удаления образец был быстро сохранен и окрашен тяжелыми металлами, которые выявили клеточные структуры. Затем мозговую ткань разрезали на более чем 5000 тонких кусочков и сфотографировали с помощью мощных электронных микроскопов. Затем с помощью вычислительных программ и программ искусственного интеллекта вся обработанная информация была объединена и проанализирована.

Необходимо отметить, что на данный момент исследователи только начинают понимать, что вообще находится в отсканированном участке. «Мы только что с головой окунулись в этот набор данных», – сказал соавтор исследования Джефф Лихтман, нейробиолог из Гарвардского университета. Лихтман сравнивает карту мозга с Google Earth:

«Там есть драгоценные камни, которые можно найти, но никто не может сказать, что они все их и правда видели».

Но кое-какие «фантастически интересные» достопримечательности все же появились. Все потому, что наличие большого набора данных позволяет заметить все странное и выделяющееся. Большие объемы данных, помимо прочего, дают представление о том, насколько распространены те или иные типы связей в мозге.

Молекулярный нейробиолог Сет Грант из Эдинбургского университета отмечает, что, хотя новая карта является ценным инструментом, она показывает только анатомию мозга. Другие исследования помогут прояснить функцию и состав молекул, которые управляют поведением мозга. На данный момент карта является «в значительной степени исследовательским инструментом», говорит он.

Что дальше?

Одним из любопытных моментов для дальнейшего изучения является наблюдение команды за двумя нервными клетками, или нейронами, которые, казалось, были вплетены в симметричный танец. На снимках также были видны аксоны нейронов, посылающие сообщения, образующие сложные спирали, необычные и таинственные завитки, похожие на свернувшихся змей. «Мы никогда не видели ничего подобного», – пишут исследователи.

Мозг — невероятно сложный компьютер, в механизмах работы которого нам только предстоит разобраться.

Эти чрезвычайно подробные карты мозга являются кульминацией многолетних исследований. Это действительно волшебное время в истории, когда ученым доступны разнообразные инструменты для создания подобных карт. И все же, что в конечном итоге покажут эти карты, остается неизвестным – авторы исследования очень осторожно относятся к тому, приведут ли они к глубокому пониманию мозга. Но в будущем нас однозначно ждет много удивительных открытий.

Источник

Мозг в процессе обучения новым навыкам менее гибок, чем мы предполагали

Новые исследования ученых показывают, что, изучая новую задачу, мозг менее гибок, чем считалось ранее: в первые часы обучения чему-либо не создаются новые популяции нейронов, необходимые для повышения эффективности выполнения новой задачи, вместо этого мозг использует ранее приобретенные навыки – нейронные связи, приспосабливая их к выполнению этой задачи.
Показать полностью.

К таким выводам пришли нейробиологи из Университета Карнеги-Меллона и Университета Питтсбурга, которые изучали внутрикорпоративную популяционную активность нейронов в первичной моторной коре макак-резусов во время краткосрочного обучения с применением компьютерного интерфейса с прямых подключением к их мозгу (brain-computer interface, BCI).

Суть исследования заключалась в том, что макак-резусов посредством BCI обучали довольно простой задаче: перемещению курсора на экране компьютера с помощью лишь одной мысли. Делалось это, разумеется, под пристальным наблюдением ученых. Результаты научных изысканий были опубликованы в статье Nature Neuroscience «Learning by neural reassociation» от 18 марта 2018 года.

Так, в ходе описанного эксперимента было выявлено, что, как и при обучении игре в новый вид спорта, испытуемые после 2-3 часов практики научились более ловко справляться с курсором. Однако, при этом ученные обнаружили, что повышение скорости и точности перемещения курсора произошло без перенастройки нейронной активности – мозг макак-резусов ничему не научился за время проведение эксперимента.

В ходе дальнейших исследований ученые пришли к выводу, что максимизация эффективности управления курсором произошла за счет «прилаживания» старых нейронных связей к новой деятельности. Из чего следует, что приобретение нового навыка за несколько часов в принципе невозможно, так как структуры активности, которые генерируют нейронные популяции мозга, значительно более ограничены, чем предполагалось ранее.

По мнению ученых, выявленное ими ограничение необходимо для защиты от постоянных и при этом неэффективных изменений нейронной структуры мозга, которые происходили бы, если бы разум «цеплялся» за каждую новую задачу, которую ему время от времени подсовывает открывающий мир.

Например, если ваши друзья попросят вас сыграть с ними в теннис, после чего вы бы ни разу в жизни не коснулись теннисной ракетки, то созданные для этой игры новые нейронные связи были бы ненужной тратой ресурсов вашего организма.

Аналогично дело обстоит с различной трудовой деятельностью, языками, танцами, науками, специальностями и даже с самыми простыми навыками – от поиска равновесия в качающейся на волнах лодке до разрезания рыбы на тонкие полосы для приготовления экзотического блюда.

В том что касается того процесса, который отвечает за поиск ранее созданных нейронных связей для их использования во время выполнения новой задачи, то здесь ученым практически ничего не известно, так как для этого нужны более глубокие и широкие исследования процесса обучения. Тем не менее, есть предположение, что это происходит путем активизации тех нейронов, которые находятся ближе всего к тем, которые задействованы в выполнение новой задачи. По мнение ученых, такой подход был бы оптимальным с точки зрения простоты и эффективности использования «вычислительных» ресурсов мозга. Но это лишь гипотеза, которая пока не имеет никаких фактических доказательств.

Ложная слепота у женщины с 10-ю личностями в голове

В 2015 году двое немецких психиатров – Ганс Страсбургер и Бруно Вальдфогель – в соавторстве опубликовали статью в издании PsyCh Journal о женщине с диссоциативным расстройством личности, которая после 17 лет жизни в полной темноте внезапно прозрела, несмотря на диагноз кортикальной слепоты (cortical blindness). И что примечательно, зрение вернулось только к одной из личностей пациентки.
Показать полностью.

Имя, фамилия и полная биография женщины не опубликованы. В статье пациентка фигурирует как 37-летняя пациентка под инициалами «Б.Т.», которая в ранней юности попала в аварию, вследствие которой ею была получена черепно-мозговая травма, что привело к полной потере зрения и позже к «появлению» в ее голове 10 личностей разного возраста, темперамента и пола. Причем некоторые из этих личностей говорили лишь на немецком, другие лишь на английском, а остальные – на обоих языках. Юность пациентка провела в Германии, а затем переехала в страну с англоязычным населением.

К авторам статьи эта пациентка попала полностью незрячая спустя 13 лет после злосчастного происшествия. И сначала ее лечение, вроде как, ничего не давало, но спустя 4 года, во время очередного приема у врача, девушка внезапно смогла увидеть слово на обложке журнала, который лежал на столе возле нее. Это было первое, что женщина увидела за 17 лет жизни в абсолютной темноте. При этом «способность» видеть была обретена не всеми 10-ю личностями женщины, а лишь личностью молодой девушки, которой пациента «была» до аварии. Спустя еще некоторое время, видеть стали и некоторые другие ее личности, но не все – 2-е из них по-прежнему слепы. Переключение между состояниями «вижу» и «не вижу» у пациентки происходит мгновенно при смене личности.

Внезапное прозрение удивило ее психиатра, который полагал, что зрение утеряно безвозвратно, вследствие старой травмы мозга. Поэтому он засомневался в изначальном диагнозе и провел ряд тестов, дабы выявить одно из двух – обман или ошибку диагностирование.

Так, сначала было подтверждено, что пациентка не симулировала слепоту: электроэнцефалограмма (ЭЭГ) показала отсутствие эклектических откликов мозга пациентки на визуальную стимуляцию в одних личностей, и присутствие этого отклика в других. Затем с помощью специальных очков, лазеров и прочих тестов психиатр убедился, что изначальный диагноз потери зрения был поставлен согласно всем правилам – глаза и мозг пациентки никак ни на что не реагировали, если пациенткой управляла «слепая» личность.

Тем не менее, несмотря на отсутствие отклика мозга на визуальную стимуляцию у некоторых личностей, было очевидно, что потеря зрения – это проблема психологической природы, а не физиологической.

Вероятное всего, по мнению психиатров, пациентка во время аварии настолько сильно испугалась, что дала своему разуму установку «не хочу ничего видеть» и с помощью неких, пока неизвестных механизмов, эта установка сработала. Причем воздействие произошло на первичном – биологическом – уровне. Вероятнее всего, усилием воли пациентка подавила обработку зрительного сигнала в латеральном коленчатом теле мозга – звено, которое, по данным последних исследований, связывает зрительную кору и отделы нервной системы, отвечающие за обработку сигналов из сетчатки глаза.

На основе этих предварительных заключений, Ганс Страсбургер и Бруно Вальдфогель делают осторожный вывод: в особых случаях, когда некоторые внутренние или сторонние факторы сильно повышают эмоциональное состояние человека, он может (подсознательно) использовать это «усиление», дабы воздействовать на первичные биологические функции своего организма. То есть – усилием воли можно влиять на свое тело, как минимум, включая или выключая некоторые базовые функции мозга.

Источник

• ← топ бюджетных чемоданов на колесах
• при какой насыщенности кислородом крови кладут на ивл →