Prijenos informacija svjetlošću do mozga. Znanstvena biblioteka - sažeci - principi prijenosa informacija i strukturna organizacija mozga
U isto vrijeme, unatoč kašnjenju od djelića sekunde, sučelje mozak-računalo-internet-računalo-mozak koje su implementirali znanstvenici omogućilo je jednoj osobi da kontrolira pokrete druge osobe. Budući da se ovaj posao odvija pod pokroviteljstvom Ureda za istraživanje američke vojske, ne čudi da je najnovija demonstracija koristila igru pucanja i simulaciju eksploziva. Američka vojska vidi ovu tehnologiju kao priliku za zaobilaženje jezične barijere i razlika u iskustvu između dvoje ljudi koji trebaju raditi zajedno kako bi obavili neki, vjerojatno opasan, posao koristeći izravni prijenos informacija.
Prva demonstracija rada ovog sustava održana je prošle godine. A trenutna demonstracija ne samo da je potvrdila učinkovitost same ideje, već je pokazala i neke od njezinih naprednih značajki. Kao i prije, jedan od sudionika, onaj koji daljinski upravlja postupcima druge osobe, stavlja EEG senzore uz pomoć kojih računalo očitava obrasce moždane aktivnosti u određenim dijelovima mozga. Ti se podaci digitaliziraju i putem Interneta prenose na drugo računalo, koje cijeli niz izvodi obrnutim redom. Druga osoba, izvođač, je pod utjecajem magnetskog polja induciranog zavojnicom usmjerenom na područje mozga koje kontrolira pokrete ruku. Ljudski operater može poslati naredbu drugoj osobi i za to se ne treba ni pomaknuti, samo treba zamisliti da pomiče ruku. Ljudski izvođač prima naredbe izvana uz pomoć tehnologije transkranijalne magnetske pobude i ruke mu se pokreću neovisno o njegovoj svijesti.
U svojim eksperimentima istraživači su testirali performanse sustava na tri para sudionika. Operater i izvođač uvijek su bili smješteni u dvije zgrade, udaljene 1,5 kilometara i između kojih je bila postavljena samo jedna digitalna komunikacijska linija. “Prvi operater je bio uključen u računalnu igricu u kojoj je trebao zaštititi grad od napada, koristeći razne vrste oružja i obarajući rakete koje je lansirao neprijatelj. Istovremeno, bio je potpuno lišen mogućnosti fizičkog utjecaja na gameplay. Jedini način na koji je operater mogao igrati igru bio je mentalna kontrola pokreta ruku i prstiju, pišu istraživači iz Washingtona. - Točnost igre od para do para jako je varirala i kretala se od 25 do 83 posto. A najveća razina pogrešaka pala je na udio pogrešaka u izvršenju zapovijedi paljbom.
Istraživači trenutno primaju potporu od milijun dolara od Zaklade W. M. Keck kako bi im pomogli da nastave i prošire svoje istraživanje. Kao dio nove faze, istraživači će naučiti kako dešifrirati i prenijeti složenije moždane procese, proširiti broj vrsta prenesenih informacija, što će omogućiti prijenos koncepata, misli i pravila. Zahvaljujući tome, barem na to računaju znanstvenici, bit će moguće u bliskoj budućnosti realizirati takve fantastične tehnologije uz pomoć kojih će, primjerice, briljantni znanstvenici moći prenositi svoje znanje izravno studentima, ili virtuozni glazbenici ili će kirurzi moći daljinski izvoditi operacije koristeći ruke drugih ljudi.
Sastav ljudskog mozga uključuje strukturno i funkcionalno međusobno povezani neuroni. Ovaj organ sisavaca, ovisno o vrsti, sadrži od 100 milijuna do 100 milijardi neurona.
Svaki neuron sisavaca sastoji se od stanice - elementarne građevne jedinice, dendrita (kratki nastavak) i aksona (dugi nastavak). Tijelo elementarne strukturne jedinice sadrži jezgru i citoplazmu.
akson napušta tijelo stanice i često stvara mnoge male grane prije nego što dosegne živčane završetke.
Dendriti protežu se od tijela živčane stanice i primaju poruke od drugih jedinica živčanog sustava.
sinapse- to su kontakti gdje se jedan neuron povezuje s drugim. Dendriti su prekriveni sinapsama, koje tvore krajevi aksona iz drugih strukturnih i funkcionalnih jedinica sustava.
Sastav ljudskog mozga sastoji se od 86 milijardi neurona koji se 80% sastoje od vode i troše oko 20% kisika namijenjenog cijelom organizmu, iako njegova masa iznosi samo 2% tjelesne težine.
Kako se signali prenose u mozgu
Kada jedinice funkcionalnog sustava neuroni primaju i šalju poruke, odašilju električne impulse duž svojih aksona, čija duljina može varirati od centimetra do jednog metra ili više. čini se da je vrlo složeno.
Mnogi aksoni prekriveni su višeslojnom mijelinskom ovojnicom koja ubrzava prijenos električnih signala duž aksona. Ova školjka se formira uz pomoć specijaliziranih elementarnih jedinica strukture glije. U orguljama središnji sustav, glija nazivaju se oligodendrociti, a u perifernom živčanom sustavu Schwannove stanice. Moždani centar sadrži najmanje deset puta više glije nego jedinice živčanog sustava. Glija obavlja mnoge funkcije. Važnost gliuma u transportu hranjivim tvarima neuronima, pročišćavanje, obrada dijela mrtvih neurona.
Za prijenos signala, funkcionalne jedinice tjelesnog sustava bilo kojeg sisavca ne rade same. U neuronskom krugu, aktivnost jedne elementarne strukturne jedinice izravno utječe na mnoge druge. Kako bi razumjeli kako te interakcije kontroliraju rad mozga, neuroznanstvenici proučavaju veze između živčanih stanica i kako one prenose signale u mozgu i mijenjaju se tijekom vremena. Ova bi studija mogla dovesti znanstvenike do boljeg razumijevanja kako živčani sustav razvija, izložen je bolestima ili ozljedama, poremećeni su prirodni ritmovi moždanih veza. Zahvaljujući nova tehnologija Znanstvenici koji se bave slikom sada mogu bolje vizualizirati krugove koji povezuju regije i sastav ljudskog mozga. 
Razvoj metoda, mikroskopija i informatika omogućiti znanstvenicima da počnu mapirati veze između pojedinih živčanih stanica u životinja bolje nego ikad prije.
Detaljnim proučavanjem sastava ljudskog mozga znanstvenici mogu rasvijetliti moždane poremećaje i pogreške u razvoju neuronske mreže, uključujući autizam i shizofreniju.
Iz mrežnice se signali šalju u središnji dio analizatora duž vidnog živca koji se sastoji od gotovo milijun živčanih vlakana. Na razini optičke kijazme oko polovice vlakana prolazi u suprotnu hemisferu mozga, a preostala polovica ulazi u istu (ipsilateralnu) hemisferu. Prvo prebacivanje vlakana vidnog živca događa se u lateralnim genikulatnim tijelima talamusa. Odavde se nova vlakna šalju kroz mozak u vidni korteks mozga (Sl. 5.17).
U usporedbi s mrežnicom, genikulatno tijelo je relativno jednostavna tvorevina. Ovdje postoji samo jedna sinapsa, budući da ulazna vlakna optičkog živca završavaju na stanicama koje šalju svoje impulse u korteks. Genikulatno tijelo sadrži šest slojeva stanica, od kojih svaki prima podatke samo od jednog oka. Gornja četiri su s malim stanicama, donja dva su s velikim stanicama, tako se gornji slojevi nazivaju parvocelularni(parvo - mali, cellula - stanica, lat.) i one donje magnocelularni(magnus - velik, lat.)(Slika 5.18).
Ove dvije vrste slojeva primaju informacije od različitih ganglijskih stanica povezanih s različite vrste bipolarne stanice i receptore. Svaka stanica genikulatnog tijela aktivira se iz receptivnog polja mrežnice i ima "on" ili "ofrV" centre i periferiju suprotnog predznaka. Međutim, između stanica koljenastog tijela i ganglijskih stanica mrežnice postoje
Riža. 5 17 Prijenos vizualnih informacija u mozak. 1- oko; 2 - mrežnica; 3 - optički živac; 4 - optički chiasm; 5 - vanjsko genikulatno tijelo, 6 - vizualno zračenje; 7 - vizualni korteks; 8 - okcipitalni režnjevi (Lindsney, Norman, 1974.)
mozak - fizička osnova vizija. Većina putova koji vode od mrežnice do vidnog korteksa u stražnjem dijelu hemisfera prolazi kroz lateralno genikulatno tijelo. Na transverzalnom presjeku ove subkortikalne strukture vidljivo je šest slojeva stanica, od kojih dva odgovaraju magnocelularnim vezama (M), a četiri parvocelularnim (P) (Zeki, 1992.).
Razlike postoje, od kojih je najznačajnija mnogo izraženija sposobnost periferije receptivnog polja genikulatnih stanica da potisne djelovanje središta, odnosno one su više specijalizirane (Huebel, 1974).
Neuroni lateralnih genikulatnih tijela šalju svoje aksone u primarni vidni korteks, koji se također naziva zonaVI (vizualno - vizualno, Engleski). primarni vizualni (prugasta) korteks se sastoji od dva paralelna i uglavnom neovisna sustava, magnocelularnog i parvocelularnog, nazvanih prema slojevima genikulatnih tijela talamusa (Zeki i Shopp, 1988). Magnocelularni sustav nalazi se kod svih sisavaca i stoga je ranijeg podrijetla. Parvocelularni sustav nalazimo samo u primata, što ukazuje na njegov kasniji evolucijski nastanak (Carlson, 1992). Magnocelularni sustav uključen je u analizu oblika, kretanja i dubine vizualnog prostora. Parvocelularni sustav uključen je u vizualne funkcije razvijene u primata, kao što je percepcija boja i detekcija finih detalja (Merigan, 1989).
Veza koljenastih tijela i prugastog korteksa provodi se s visokom topografskom točnošću: zona VI zapravo sadrži "kartu" cijele površine mrežnice. Oštećenje bilo kojeg dijela živčanog puta koji povezuje mrežnicu sa zonom VI dovodi do pojave polja apsolutne sljepoće,čije dimenzije i položaj točno odgovaraju duljini i lo-
lokalizacija oštećenja u zoni VI. S. Henschen je ovu zonu nazvao kortikalna retina (Zeki, 1992).
Vlakna koja dolaze iz bočnih genikulatnih tijela u kontaktu su sa stanicama četvrtog sloja korteksa. Odavde se informacije na kraju šire na sve slojeve. Stanice u trećem i petom sloju korteksa šalju svoje aksone u dublje moždane strukture. Većina veza između stanica prugaste kore odvija se okomito na površinu, bočne veze su uglavnom kratke. To sugerira prisutnost lokalnosti u obradi informacija u ovom području.
Područje mrežnice koje djeluje na jednostavnu stanicu korteksa (receptivno polje stanice), poput polja neurona u mrežnici i genikulatnim tijelima, podijeljeno je na "on" i "offr" područja. Međutim, ova polja su daleko od pravilnog kruga. U tipičnom slučaju, receptivno polje sastoji se od vrlo dugog i uskog "op" područja, na koje se s obje strane nadovezuju šira "o! G" područja (Huebel, 1974).
Ovdje ćemo također govoriti o informacijama. Ali kako se ne bismo zbunili u različitim tumačenjima iste riječi, odmah jasno definirajmo o kojim informacijama ćemo razgovarati.Dakle, mozak je u stanju popraviti samo veze. Ovu vrstu informacija (veze) mozak pamti. Proces kojim to čini zove se proces "pamćenja". Ali mi smo navikli zvati informacije koje mozak ne može zapamtiti. To su stvarno postojeći objekti svijeta oko nas. To je sve što moramo naučiti u školi ili na fakultetu, o ovom podatku ćemo sada. Odgonetnimo kako mozak reagira na stvarne objekte, na tekstualne informacije i na vrlo posebnu vrstu informacija - simboličke (ili precizne) informacije.Navedene vrste informacija - stvarni objekti, tekstovi, telefonski brojevi (i slične informacije) mozak se ne može sjetiti. Ali iskustvo govori da se ipak možemo sjetiti nečega od navedenog. Kako se odvija pamćenje i reprodukcija takvih informacija?
1. SLIKE 2. TEKSTUALNE INFORMACIJE 3. ZNAK INFORMACIJE
Prvo, analizirajmo reakciju mozga na objekte iz stvarnog života. Kako ih mozak uspijeva reproducirati ako nitko od istraživača ne može otkriti vizualne slike u mozgu? Priroda je postupila vrlo lukavo. Svaki predmet iz stvarnog života ima unutarnje veze. Mozak je u stanju prepoznati i zapamtiti te veze. Jeste li se ikada zapitali zašto je, zapravo, čovjeku potrebno nekoliko osjetilnih organa? Zašto možemo omirisati, okusiti, vidjeti i čuti neki predmet (ako emitira zvukove)? Stvarni objekt emitira fizičke i kemijske signale u svemir. To je svjetlo koje se od njega reflektira ili koje on emitira, to su sve vrste vibracija zraka, objekt može imati okus, a molekule ovog objekta mogu letjeti daleko od njega. Kad bi osoba imala samo jedan osjetilni organ, tada se sustav pamćenja mozga, fiksirajući veze, ne bi mogao ničega sjetiti. Ali jedno opće informacijsko polje iz objekta naš mozak dijeli na nekoliko komponenti. Informacije ulaze u mozak kroz različite kanale percepcije. Vizualni analizator prenosi obrise predmeta (neka bude jabuka). Slušni analizator percipira zvukove koje stvara predmet: kada zagrizete jabuku, čuje se karakteristično krckanje. Analizator okusa percipira okus. Nos, udaljen nekoliko metara, u stanju je uhvatiti molekule koje ispuštaju zrele jabuke. Dio informacija o objektu može ući u mozak putem ruku (dodir).Kao rezultat rastavljanja informacija o predmetu na dijelove, mozak dobiva priliku za stvaranje veza. A te veze nastaju prirodno. Sve što je u umu u jednom trenutku vremena je povezano, odnosno zapamćeno. Kao rezultat toga, dok proučavamo jabuku, dok je pregledavamo, vrtimo u rukama, kušamo, mozak prepoznaje različite karakteristike tog prirodnog objekta i automatski stvara veze između njih. Niti jedna karakteristika se ne pamti sama od sebe. . Pamte se samo veze. U budućnosti, kada naš nos osjeti miris jabuke – odnosno u mozak uđe podražaj – prethodno formirane veze će proraditi i mozak će u našem umu stvoriti druge karakteristike ovog predmeta. Sjetit ćemo se cjelovite slike jabuke.Mehanizam prirodnog pamćenja toliko je očit da je čak i čudno govoriti o njemu. Ova metoda pamćenja daje nam mogućnost da PREPOZNAJEMO predmete svijeta koji nas okružuje samo po malom dijelu informacija o njima.
