Предаване на информация чрез светлина към мозъка. Научна библиотека - резюмета - принципи на трансфер на информация и структурна организация на мозъка
В същото време, въпреки закъснението от части от секундата, интерфейсът мозък-компютър-интернет-компютър-мозък, внедрен от учените, позволява на един човек да контролира движенията на друг човек. Тъй като тази работа се извършва под егидата на Изследователската служба на армията на САЩ, не е изненадващо, че последната демонстрация използва игра със стрелба и симулирани експлозиви. Американските военни виждат тази технология като възможност за заобикаляне на езиковата бариера и разликите в опита между двама души, които трябва да работят заедно, за да свършат някаква, вероятно опасна работа, използвайки директно предаване на информация.
Първата демонстрация на работата на тази система беше проведена миналата година. А сегашната демонстрация не само потвърди ефективността на самата идея, но и показа някои от нейните разширени функции. Както и преди, един от участниците, този, който дистанционно контролира действията на друг човек, поставя ЕЕГ сензори, с помощта на които компютърът разчита модели на мозъчна активност в определени области на мозъка. Тези данни се дигитализират и предават по интернет на друг компютър, който извършва цялата последователност в обратен ред. Вторият човек, изпълнителят, е под въздействието на магнитно поле, индуцирано от намотка, насочена към областта на мозъка, която контролира движенията на ръцете. Човек-оператор може да изпрати команда на друг човек и за това дори не е необходимо да се движи, а само да си представи, че движи ръката си. Човекът изпълнител получава команди отвън с помощта на технология за транскраниално магнитно възбуждане и ръцете му се движат независимо от съзнанието му.
В своите експерименти изследователите тестваха работата на системата върху три двойки участници. Операторът и изпълнителят винаги се намираха в две сгради, разстоянието между които беше 1,5 километра и между които беше положена само една цифрова комуникационна линия. „Първият оператор участва в компютърна игра, в която трябваше да защити града от атака, използвайки различни видове оръжия и сваляйки ракети, изстреляни от врага. В същото време той беше напълно лишен от възможността за физическо въздействие върху геймплея. Единственият начин, по който операторът можеше да играе играта, беше като контролира мислено движенията на ръцете и пръстите си, пишат изследователите от Вашингтон. - Точността на играта от двойка до двойка варираше значително и варираше от 25 до 83 процента. И най-високото ниво на грешки падна при дела на грешките при изпълнение на командата за огън.
Изследователите в момента получават безвъзмездна помощ от $1 милион от W. M. Keck Foundation, за да им помогне да продължат и разширят своите изследвания. Като част от новия етап изследователите ще се научат как да дешифрират и предават по-сложни мозъчни процеси, да разширят броя на видовете предавана информация, което ще позволи прехвърлянето на концепции, мисли и правила. Благодарение на това, поне учените разчитат на това, в близко бъдеще ще бъде възможно да се реализират такива фантастични технологии, с помощта на които например блестящи учени ще могат да предават знанията си директно на студенти или виртуозни музиканти или хирурзите ще могат дистанционно да извършват операции, използвайки ръцете на други хора.
Съставът на човешкия мозък включваструктурно и функционално свързани неврони. Този орган на бозайник, в зависимост от вида, съдържа от 100 милиона до 100 милиарда неврони.
Всеки неврон на бозайниците се състои от клетка - елементарна структурна единица, дендрити (къс процес) и аксон (дълъг процес). Тялото на елементарна структурна единица съдържа ядро и цитоплазма.
аксоннапуска тялото на клетката и често води до много малки разклонения, преди да достигне нервните окончания.
Дендритисе простират от тялото на нервната клетка и получават съобщения от други звена на нервната система.
синапси- това са контакти, при които един неврон се свързва с друг. Дендритите са покрити със синапси, които се образуват от краищата на аксоните от други структурни и функционални единици на системата.
Съставът на човешкия мозък се състои от 86 милиарда неврони, състоящи се от 80% вода и консумиращи около 20% от кислорода, предназначен за целия организъм, въпреки че масата му е само 2% от телесната маса.
Как се предават сигналите в мозъка
Когато единици от невроните на функционалната система получават и изпращат съобщения, те предават електрически импулси по своите аксони, чиято дължина може да варира от сантиметър до един метър или повече. изглежда много сложно.
Много аксони са покрити с многослойна миелинова обвивка, която ускорява предаването на електрически сигнали по аксона. Тази черупка се формира с помощта на специализирани елементарни единици на структурата на глията. В органа централна система, глиите се наричат олигодендроцити, а в периферната нервна система се наричат Шванови клетки. Мозъчният център съдържа най-малко десет пъти повече глия от единиците на нервната система. Glia изпълнява много функции. Значение на глиума в транспорта хранителни веществакъм неврони, пречистване, обработка на част от мъртви неврони.
За да предават сигнали, функционалните единици на телесната система на всеки бозайник не работят сами. В една невронна верига дейността на една елементарна структурна единица пряко засяга много други. За да разберат как тези взаимодействия контролират мозъчната функция, невролозите изучават връзките между нервните клетки и как те предават сигнали в мозъка и се променят с времето. Това изследване може да доведе учените до по-добро разбиране как нервна системасе развива, е изложен на заболявания или наранявания, естествените ритми на мозъчните връзки са нарушени. Благодарение на нова технологияУчените по изображения вече могат по-добре да визуализират веригите, които свързват регионите и състава на човешкия мозък. 
Разработване на методи, микроскопия и Информатикапозволи на учените да започнат да картографират връзките между отделните нервни клетки при животни по-добре от всякога.
Изучавайки в детайли състава на човешкия мозък, учените могат да хвърлят светлина върху мозъчните нарушения и грешките в развитието на невронната мрежа, включително аутизма и шизофренията.
От ретината сигналите се изпращат до централната част на анализатора по оптичния нерв, който се състои от почти милион нервни влакна. На нивото на оптичната хиазма около половината от влакната преминават в противоположното полукълбо на мозъка, останалата половина навлизат в същото (ипсилатерално) полукълбо. Първото превключване на оптичните нервни влакна се случва в латералните геникуларни тела на таламуса. Оттук новите влакна се изпращат през мозъка към зрителната кора на мозъка (фиг. 5.17).
В сравнение с ретината, коленчатото тяло е относително проста формация. Тук има само един синапс, тъй като входящите оптични нервни влакна завършват върху клетки, които изпращат своите импулси към кората. Геникулното тяло съдържа шест слоя клетки, всеки от които получава информация само от едно око. Горните четири са с малки клетки, долните две са с големи клетки, така се наричат горните слоеве парвоцелуларен(parvo - малък, cellula - клетка, лат.)и долните магноцелуларен(магнус - голям, лат.)(фиг. 5.18).
Тези два типа слоя получават информация от различни ганглийни клетки, свързани с различни видовебиполярни клетки и рецептори. Всяка клетка на геникуларното тяло се активира от рецептивното поле на ретината и има центрове "on" или "ofrV" и периферия с противоположен знак. Между клетките на геникулното тяло и ганглиозните клетки на ретината обаче има
Ориз. 5 17Предаване на визуална информация към мозъка. 1- око; 2 - ретина; 3 - зрителен нерв; 4 - оптична хиазма; 5 - външно геникуларно тяло, 6 - визуално излъчване; 7 - зрителна кора; 8 - тилни дялове (Lindsney, Norman, 1974)
мозък - физическа основавизия. Повечето от пътищата, водещи от ретината до зрителния кортекс в задната част на полукълбата, преминават през латералното геникуларно тяло. На напречен разрез на тази субкортикална структура се виждат шест клетъчни слоя, два от които съответстват на магноцелуларни връзки (M), а четири на парвоцелуларни (P) (Zeki, 1992).
Има разлики, от които най-съществена е много по-изразената способност на периферията на рецептивното поле на коленчатите клетки да потискат ефекта на центъра, т.е. те са по-специализирани (Huebel, 1974).
Невроните на латералните геникуларни тела изпращат своите аксони към първичната зрителна кора, наричана още зонаVI (визуален - визуален, Английски).първично визуално (набраздено)кората се състои от две паралелни и до голяма степен независими системи, магноцелуларна и парвоцелуларна, наречени според слоевете на геникуларните тела на таламуса (Zeki and Shopp, 1988). Магноцелуларната система се среща при всички бозайници и следователно има по-ранен произход. Парвоцелуларната система се среща само при примати, което показва нейния по-късен еволюционен произход (Carlson, 1992). Магноцелуларната система е включена в анализа на формите, движението и дълбочината на визуалното пространство. Парвоцелуларната система участва в зрителните функции, развити при приматите, като цветово възприятие и откриване на фини детайли (Merigan, 1989).
Връзката на геникуларните тела и набраздения кортекс се осъществява с висока топографска точност: зона VI всъщност съдържа „карта“ на цялата повърхност на ретината. Увреждането на която и да е част от нервния път, който свързва ретината със зона VI, води до появата на полета на абсолютна слепота,чиито размери и позиция точно съответстват на дължината и ло-
локализиране на щетите в зона VI. S. Henschen нарече тази зона кортикална ретина (Зеки, 1992).
Влакната, идващи от страничните геникуларни тела, са в контакт с клетките на четвъртия слой на кората. Оттук информацията в крайна сметка се разпространява до всички слоеве. Клетките в третия и петия слой на кората изпращат своите аксони към по-дълбоките мозъчни структури. Повечето от връзките между клетките на набраздения кортекс са перпендикулярни на повърхността, страничните връзки са предимно къси. Това предполага наличието на локалност при обработката на информацията в тази област.
Областта на ретината, която действа върху проста клетка на кората (рецептивното поле на клетката), подобно на полетата на невроните в ретината и геникуларните тела, е разделена на зони „on“ и „offr“. Тези полета обаче далеч не са правилен кръг. В типичен случай рецептивното поле се състои от много дълга и тясна "op" зона, към която от двете страни граничат по-широки "o! G" области (Huebel, 1974).
Тук ще говорим и за информация. Но за да не се объркаме в различни тълкувания на една и съща дума, нека веднага ясно да определим каква информация ще бъде обсъдена.Така че мозъкът е в състояние да фиксира само връзки. Този тип информация (връзка) мозъкът запомня. Процесът, чрез който прави това, се нарича процес „Памет". Но ние сме свикнали да наричаме информация, която мозъкът не може да запомни. Това са реално съществуващи обекти на света около нас. Това е всичко, което трябва да научим в училище или колеж. Сега ще говорим за тази информация. Нека да разберем как мозъкът реагира на реални обекти, на текстова информация и на много специален тип информация - символична (или точна) информация.Изброените видове информация - реални обекти, текстове, телефонни номера (и подобна информация) мозъкът не може да запомни. Но опитът показва, че все пак можем да си спомним нещо от горното. Как става запаметяването и възпроизвеждането на такава информация?
1. ИЗОБРАЖЕНИЯ 2. ТЕКСТОВА ИНФОРМАЦИЯ 3. ИНФОРМАЦИЯ ЗА ЗНАК
Първо, нека анализираме реакцията на мозъка към обекти от реалния живот. Как мозъкът успява да ги възпроизведе, ако никой от изследователите не може да открие визуални образи в мозъка? Природата е постъпила много хитро. Всеки обект от реалния живот има вътрешни връзки. Мозъкът е в състояние да идентифицира и запомни тези връзки. Замисляли ли сте се защо всъщност на човек са му необходими няколко сетивни органа? Защо можем да помиришем, вкусим, видим и чуем обект (ако издава звуци)? Реален обект излъчва физически и химически сигнали в космоса. Това е светлината, отразена от него или излъчена от него, това са всички видове вибрации на въздуха, обектът може да има вкус и молекулите на този обект могат да летят далеч от него. Ако човек имаше само един сетивен орган, тогава системата за памет на мозъка, фиксираща връзки, не би могла да запомни нищо. Но едно общо информационно поле от обект се разделя от нашия мозък на няколко компонента. Информацията навлиза в мозъка чрез различни канали на възприятие. Визуалният анализатор предава очертанията на обекта (нека е ябълка). Слуховият анализатор възприема звуците, издавани от обекта: когато хапете ябълка, се чува характерна криза. Вкусовият анализатор възприема вкуса. Носът, на няколко метра разстояние, е в състояние да улови молекулите, излъчвани от зрели ябълки. Част от информацията за обекта може да влезе в мозъка чрез ръцете (докосване).В резултат на разбиването на информацията за обекта на части, мозъкът получава възможност да образува връзки. И тези връзки се образуват естествено. Всичко, което е в ума в един момент от времето, е свързано, тоест запомнено. В резултат на това, докато изучаваме ябълка, докато я разглеждаме, въртим я в ръце, опитваме я, мозъкът идентифицира различни характеристики на този природен обект и автоматично създава връзки между тях.Нито една от характеристиките не се запаметява сама . Запомнят се само връзките. В бъдеще, когато носът ни усети миризмата на ябълки – тоест в мозъка попадне стимул – създадените преди това връзки ще работят и мозъкът ще създаде други характеристики на този обект в съзнанието ни. Ще си спомним холистичния образ на ябълка.Механизмът на естественото запаметяване е толкова очевиден, че дори е странно да се говори за него. Този метод на запаметяване ни дава възможност да РАЗПОЗНАВАМЕ обектите от заобикалящия ни свят само по малка част от информацията за тях.
