Bilginin ışıkla beyne iletilmesi. Bilimsel kütüphane - özetler - bilgi aktarımı ilkeleri ve beynin yapısal organizasyonu

Aynı zamanda, ikinci bir gecikmenin kesirlerine rağmen, bilim adamları tarafından uygulanan beyin-bilgisayar-internet-bilgisayar-beyin arayüzü, bir kişinin başka bir kişinin hareketlerini kontrol etmesine izin verdi. Bu çalışma ABD Ordusu Araştırma Ofisi himayesinde yürütüldüğünden, en son gösterinin bir atış oyunu kullanması ve patlayıcı cihazlarla simüle edilmiş eylemler kullanması şaşırtıcı değildir. ABD ordusu, bu teknolojiyi, doğrudan bilgi aktarımı yardımıyla potansiyel olarak tehlikeli işler yapmak için birlikte çalışması gereken iki kişi arasındaki dil engelini ve deneyim farklılıklarını aşmak için bir fırsat olarak görüyor.

Bu sistemin performansının ilk gösterimi geçen yıl yapıldı. Ve şimdiki gösterim sadece fikrin verimliliğini doğrulamakla kalmadı, aynı zamanda bazı gelişmiş özelliklerini de gösterdi. Daha önce olduğu gibi, başka bir kişinin hareketlerini uzaktan kontrol eden katılımcılardan biri, bilgisayarın beynin belirli bölgelerindeki beyin aktivitesi modellerini okuduğu EEG sensörlerini takar. Bu veriler sayısallaştırılır ve İnternet üzerinden tüm sırayı tersine gerçekleştiren başka bir bilgisayara iletilir. İkinci kişi olan icracı, beynin el hareketlerini kontrol eden bölgesine yönlendirilmiş bir bobin tarafından indüklenen bir manyetik alanın etkisi altındadır. Bir insan operatör başka bir kişiye komut gönderebilir ve bunun için hareket etmesine bile gerek yoktur, sadece elini hareket ettirdiğini hayal etmesi yeterlidir. İnsan icracı, transkraniyal manyetik uyarma teknolojisi yardımıyla dışarıdan komutlar alır ve elleri bilincinden bağımsız olarak hareket eder.

Araştırmacılar, deneylerinde sistemin performansını üç çift katılımcı üzerinde test etti. Operatör ve sanatçı her zaman aralarında 1,5 kilometre mesafe bulunan ve aralarında yalnızca bir dijital iletişim hattının döşendiği iki binada bulunuyordu. “İlk operatör, çeşitli silahlar kullanarak ve düşman tarafından fırlatılan roketleri vurarak şehri saldırılara karşı korumak zorunda olduğu bir bilgisayar oyununa dahil oldu. Aynı zamanda, oyun üzerinde fiziksel etki olasılığından tamamen mahrum kaldı. Washington araştırmacılarına göre, operatörün oyunu oynayabilmesinin tek yolu, ellerinin ve parmaklarının hareketlerini zihinsel olarak kontrol etmekti. - Oyunun doğruluğu çiftten çifte büyük ölçüde değişiyordu ve yüzde 25 ile yüzde 83 arasında değişiyordu. Ve en yüksek hata seviyesi, yangın komutunun yürütülmesindeki hataların payına düştü.

Araştırmacılar, araştırmalarına devam etmelerine ve genişletmelerine yardımcı olmak için şu anda W. M. Keck Vakfı'ndan 1 milyon dolarlık bir hibe alıyorlar. Yeni aşamanın bir parçası olarak, araştırmacılar daha karmaşık beyin süreçlerinin nasıl çözüleceğini ve iletileceğini öğrenecek, iletilen bilgi türlerinin sayısını artıracak, bu da kavramların, düşüncelerin ve kuralların transferine izin verecek. Bu sayede, en azından bilim adamları buna güveniyor, yakın gelecekte, örneğin parlak bilim adamlarının bilgilerini doğrudan öğrencilere veya virtüöz müzisyenlere aktarabilecekleri bu tür fantastik teknolojilerin gerçekleştirilmesi mümkün olacak. veya cerrahlar, başkalarının elleriyle ameliyatları uzaktan gerçekleştirebilecek.

İnsan beyninin bileşimi şunları içerir: yapısal ve işlevsel olarak birbirine bağlı nöronlar. Bu memeli organı, türe bağlı olarak 100 milyon ila 100 milyar nöron içerir.

Memelilerin her nöronu bir hücreden oluşur - temel bir yapı birimi, dendritler (kısa süreç) ve bir akson (uzun süreç). Temel bir yapısal birimin gövdesi bir çekirdek ve sitoplazma içerir.

akson hücre gövdesini terk eder ve genellikle sinir uçlarına ulaşmadan önce birçok küçük dal oluşturur.

Dendritler sinir hücresinin gövdesinden uzanır ve sinir sisteminin diğer birimlerinden mesajlar alır.

sinapslar- bunlar bir nöronun diğerine bağlandığı temaslardır. Dendritler, sistemin diğer yapısal ve işlevsel birimlerinden gelen aksonların uçlarının oluşturduğu sinapslarla kaplıdır.

İnsan beyninin bileşimi, kütlesi vücut ağırlığının sadece %2'si olmasına rağmen, %80 sudan oluşan ve tüm organizma için amaçlanan oksijenin yaklaşık %20'sini tüketen 86 milyar nörondur.

Sinyaller beyinde nasıl iletilir

Fonksiyonel sistem nöronlarının birimleri mesaj alıp gönderdiğinde, aksonları boyunca uzunlukları bir santimetreden bir metreye veya daha fazlasına kadar değişebilen elektriksel darbeler iletirler. çok karmaşık görünüyor.

Birçok akson, elektrik sinyallerinin akson boyunca iletimini hızlandıran çok katmanlı bir miyelin kılıfı ile kaplıdır. Bu kabuk, glia yapısının özelleşmiş temel birimlerinin yardımıyla oluşturulur. organda merkezi sistem, glia oligodendrositler olarak adlandırılır ve periferik sinir sisteminde Schwann hücreleri olarak adlandırılır. Beyin merkezi, sinir sisteminin birimlerinden en az on kat daha fazla glia içerir. Glia birçok işlevi yerine getirir. Gliumun ulaşımdaki önemi besinler nöronlara, arınma, ölü nöronların bir kısmının işlenmesi.

Sinyalleri iletmek için, herhangi bir memelinin vücut sisteminin işlevsel birimleri tek başına çalışmaz. Bir sinir devresinde, bir temel yapısal birimin aktivitesi, diğerlerini doğrudan etkiler. Bu etkileşimlerin beyin işlevini nasıl kontrol ettiğini anlamak için sinirbilimciler, sinir hücreleri arasındaki bağlantıları ve beyindeki sinyalleri nasıl ilettiklerini ve zamanla nasıl değiştiklerini incelerler. Bu çalışma, bilim adamlarının nasıl daha iyi bir anlayışa sahip olduğunu daha iyi anlamalarını sağlayabilir. gergin sistem gelişir, hastalıklara veya yaralanmalara maruz kalırsa, beyin bağlantılarının doğal ritimleri bozulur. Sayesinde yeni teknoloji Görüntüleme bilim adamları artık insan beyninin bölgelerini ve bileşimini birbirine bağlayan devreleri daha iyi görselleştirebiliyorlar.

Yöntemlerin geliştirilmesi, mikroskopi ve bilgisayar Bilimi bilim adamlarının hayvanlardaki bireysel sinir hücreleri arasındaki bağlantıları her zamankinden daha iyi bir şekilde haritalamaya başlamalarına izin verin.

Bilim adamları, insan beyninin bileşimini ayrıntılı olarak inceleyerek, otizm ve şizofreni dahil olmak üzere sinir ağının gelişimindeki beyin bozukluklarına ve hatalara ışık tutabilirler.

Retinadan, neredeyse bir milyon sinir lifinden oluşan optik sinir boyunca analizörün orta kısmına sinyaller gönderilir. Optik kiazma seviyesinde, liflerin yaklaşık yarısı beynin karşı yarımküresine geçer, kalan yarısı aynı (ipsilateral) yarımküreye girer. Optik sinir liflerinin ilk geçişi talamusun lateral genikulat gövdelerinde meydana gelir. Buradan beyin yoluyla beynin görsel korteksine yeni lifler gönderilir (Şekil 5.17).

Retina ile karşılaştırıldığında, genikulat cisim nispeten basit bir oluşumdur. Gelen optik sinir lifleri uyarılarını kortekse gönderen hücrelerde sonlandığı için burada sadece bir sinaps vardır. Genikülat gövde, her biri yalnızca bir gözden girdi alan altı hücre katmanı içerir. İlk dördü küçük hücreli, alttaki ikisi büyük hücrelidir, bu nedenle üst katmanlara denir. parvosellüler(parvo - küçük, selüloz - hücre, enlem) ve alttakiler büyük hücreli(magnus - büyük, enlem)(Şek. 5.18).

Bu iki katman türü, ilgili farklı ganglion hücrelerinden bilgi alır. çeşitli tipler bipolar hücreler ve reseptörler. Genikülat cismin her hücresi, retinanın alıcı alanından aktive edilir ve "on" veya "ofrV" merkezlerine ve zıt işaretin çevresine sahiptir. Ancak genikulat cisim hücreleri ile retinanın ganglion hücreleri arasında

Pirinç. 5 17 Görsel bilgilerin beyne iletilmesi. 1- göz; 2 - retina; 3 - optik sinir; 4 - optik kiazma; 5 - dış genikülat gövde, 6 - görsel radyasyon; 7 - görsel korteks; 8 - oksipital loblar (Lindsney, Norman, 1974)

beyin - fiziksel temel görüş. Retinadan hemisferlerin arkasındaki görsel kortekse giden yolların çoğu lateral genikulat cisimden geçer. Bu subkortikal yapının enine bir kesitinde, ikisi magnoselüler bağlantılara (M) ve dördü parvosellüler (P)'ye karşılık gelen altı hücre tabakası görülür (Zeki, 1992).

Aralarında en önemli olanı, genikulat hücrelerin alıcı alanının çevresinin merkezin etkisini bastırmadaki çok daha belirgin yeteneği olan farklılıklar vardır, yani bunlar daha özelleşmiştir (Huebel, 1974).

Lateral genikulat cisimlerin nöronları, aksonlarını birincil görsel kortekse gönderir. alanVI (görsel - görsel, İngilizce). birincil görsel (çizgili) korteks, talamusun genikulat cisimlerinin katmanlarına göre adlandırılan magnoselüler ve parvosellüler olmak üzere iki paralel ve büyük ölçüde bağımsız sistemden oluşur (Zeki ve Shopp, 1988). Magnoselüler sistem tüm memelilerde bulunur ve bu nedenle daha erken bir kökene sahiptir. Parvosellüler sistem sadece primatlarda bulunur, bu da onun daha sonraki evrimsel kökenini gösterir (Carlson, 1992). Magnoselüler sistem, şekillerin, hareketin ve görsel alanın derinliğinin analizine dahil edilir. Parvosellüler sistem, renk algısı ve ince detay tespiti gibi primatlarda geliştirilen görsel işlevlerde yer alır (Merigan, 1989).

Genikulat cisimlerin ve çizgili korteksin bağlantısı yüksek topografik doğrulukla gerçekleştirilir: bölge VI aslında retinanın tüm yüzeyinin bir “haritasını” içerir. Retinayı bölge VI ile bağlayan sinir yolunun herhangi bir bölümünün hasar görmesi, mutlak körlük alanları, boyutları ve konumu tam olarak uzunluk ve lo-

VI. bölgede hasarın lokalizasyonu. S. Henschen bu bölgeyi aradı kortikal retina (Zeki, 1992).

Lateral genikulat cisimlerden gelen lifler, korteksin dördüncü tabakasının hücreleri ile temas halindedir. Buradan bilgi sonunda tüm katmanlara yayılır. Korteksin üçüncü ve beşinci katmanlarındaki hücreler aksonlarını daha derin beyin yapılarına gönderir. Çizgili korteks hücreleri arasındaki bağlantıların çoğu yüzeye dik olarak uzanır, yan bağlantılar çoğunlukla kısadır. Bu, bu alandaki bilgilerin işlenmesinde yerelliğin varlığını göstermektedir.

Korteksin basit bir hücresine (hücrenin alıcı alanı) etki eden retina alanı, retinadaki nöronların alanları ve genikulat cisimler gibi, “açık” ve “kapalı” alanlara ayrılır. Ancak bu alanlar düzenli bir çember olmaktan uzaktır. Tipik bir durumda, alıcı alan çok uzun ve dar bir “op” alanından oluşur ve buna her iki tarafta daha geniş “o! G” alanları bitişiktir (Huebel, 1974).

Burada ayrıca bilgilerden bahsedeceğiz. Ancak aynı kelimenin farklı yorumlarında kafa karıştırmamak için hangi bilgilerin tartışılacağını hemen net bir şekilde belirleyelim yani beyin sadece bağlantıları düzeltebilir. Beyin bu tür bilgileri (bağlantıyı) hatırlar. Bunu yaptığı sürece "Hafıza" denir, ama biz beynin hatırlayamadığı bilgileri çağırmaya alışkınız. Bunlar, çevremizdeki dünyanın gerçekten var olan nesneleridir. Okulda veya kolejde öğrenmemiz gereken tek şey bu, şimdi bu bilgiler hakkında konuşacağız. Beynin gerçek nesnelere, metinsel bilgilere ve çok özel bir bilgi türüne - sembolik (veya kesin) bilgilere nasıl tepki verdiğini anlayalım.Listelenen bilgi türleri - gerçek nesneler, metinler, telefon numaraları (ve benzer bilgiler) beyin hatırlayamıyor. Ancak deneyimler, yukarıdakilerden hala bir şeyler hatırlayabileceğimizi gösteriyor. Bu tür bilgilerin ezberlenmesi ve çoğaltılması nasıl gerçekleşir?

1. GÖRÜNTÜLER 2. METİN BİLGİLERİ 3. İŞARET BİLGİLERİ

İlk olarak, beynin gerçek hayattaki nesnelere verdiği tepkiyi analiz edelim. Araştırmacıların hiçbiri beyindeki görsel görüntüleri algılayamıyorsa, beyin bunları yeniden üretmeyi nasıl başarır? Doğa çok kurnazca davrandı. Herhangi bir gerçek yaşam nesnesinin iç bağlantıları vardır. Beyin bu bağlantıları tanımlayabilir ve hatırlayabilir. Bir insanın neden birden fazla duyu organına ihtiyaç duyduğunu hiç merak ettiniz mi? Bir cismi nasıl koklayacağımızı, tadacağımızı, göreceğimizi ve duyacağımızı (eğer ses yayıyorsa) neden biliyoruz?Gerçek hayattaki bir cisim uzaya fiziksel ve kimyasal sinyaller yayar. Bu, ondan yansıyan veya yaydığı ışıktır, bunlar havanın her türlü titreşimidir, cismin tadı olabilir ve bu cismin molekülleri ondan çok uzağa uçabilir. Bir kişinin sadece bir duyu organı olsaydı, o zaman beynin hafıza sistemi, bağlantıları sabitleyerek hiçbir şeyi hatırlayamazdı. Ancak bir nesneden gelen bir genel bilgi alanı beynimiz tarafından birkaç bileşene bölünür. Bilgi beyne farklı algı kanallarından girer. Görsel analizör, nesnenin ana hatlarını iletir (bir elma olmasına izin verin). İşitsel analizör, nesnenin çıkardığı sesleri algılar: bir elmayı ısırdığınızda, karakteristik bir çıtırtı duyulur. Tat analizörü tadı algılar. Birkaç metre ötedeki burun, olgun elmaların yaydığı molekülleri yakalayabilir. Nesne ile ilgili bilgilerin bir kısmı eller aracılığıyla (dokunma) beyne girebilir.Cisimle ilgili bilgilerin parçalara ayrılması sonucunda beyin bağlantı kurma fırsatı bulur. Ve bu bağlantılar doğal olarak oluşur. Bir anda zihinde olan her şey bağlantılıdır, yani hatırlanır. Sonuç olarak bir elmayı incelerken, onu incelerken, elimizde bükerken, tadına bakarken, beyin bu doğal nesnenin çeşitli özelliklerini tanır ve otomatik olarak aralarında bağlantı kurar. . Yalnızca bağlantılar hatırlanır. İleride burnumuz elma kokusu aldığında yani beyne bir uyarı girdiğinde daha önce kurulan bağlantılar çalışacak ve beyin bu nesnenin diğer özelliklerini zihnimizde oluşturacaktır. Bir elmanın bütünsel görüntüsünü hatırlayacağız.Doğal ezberleme mekanizması o kadar açıktır ki, ondan bahsetmek bile garip. Bu ezberleme yöntemi bize, çevremizdeki dünyanın nesnelerini, onlar hakkındaki bilgilerin sadece küçük bir kısmı ile TANIMLAMA fırsatı verir.