Учёный-исследователь, химик и нанотехнолог
0,0
рейтинг
11 февраля 2014 в 03:44

Разработка → The Human Brain Project: откуда мы знаем, как устроен мозг?



На Хабрахабре в самом начале 2013 года после объявления о старте европейского мега-проекта по изучению человеческого мозга с бюджетом более миллиарда евро, рассчитанного на 10 лет, была опубликована соответствующая заметка. В конце же минувшего года проект был официально запущен, и выделены первые средства, но до сих пор не было написано ни единого слова о том, какой научный базис лежит в основе предстоящего титанического труда, сравнимого по значимости и масштабу с расшифровкой генома человека и пилотируемой миссией на Марс.

В конце поста Вы сможете так же задать вопросы человеку, непосредственно работающему в команде The Blue Brain Project, ответы на которые выйдут отдельным постом.


Вместо предисловия


Итак, весь мега-проект разбит на 12 подпроектов, которые, вроде бы, и реализуются отдельно – как тут скрестить high-load computing с биологией, например – но тесно связаны и переплетены между собой. Не буду утомлять долгими и нудными рассказами о каждом из проектов. Для этого существуют краткие видео-ролики на официальном Youtube-канале The Human Brain Project (HBP, дополнительную информацию можно почерпнуть на официальном сайте проекта). Общие цели и задачи проекта обозначены в данном видео:



На мой взгляд, одним из базовых, фундаментальных и поэтому важнейшим субпроектом является непосредственное изучение строения нейронов, их контактов и расположения – нейронной сети – в головном мозге (Subproject 1 — The Mouse Brain Subproject), а также визуализация таких сетей для последующего построения моделей и, собственно, претворения этого знания уже в железе, в вычислениях.



Начнём с минутки истории. Точной даты открытия нервных клеток, нейронов, как таковых, пожалуй, привести нельзя. Можно лишь с уверенностью сказать, что к концу 19 века был накоплен достаточный багаж знаний о функционировании нервной ткани, чтобы в 1906 году господа Гольджи и Рамон-и-Кахаль разделили Нобелевскую премию по медицине за работы по структуре нервной системы и классификации нервных клеток.

За последние сто лет мы поняли базовые принципы функционирования нервной ткани, научились даже на относительно примитивном уровне вмешиваться в процессы в ней протекающие (например, обезболивание или операции, затрагивающие непосредственно нервную ткань), но до сего момента большим пятном оставалось то, как конкретно мозг хранит информацию, как она конкретно нейронами обрабатывается, преобразовывается.

Как узнать, откуда и куда идут сигналы в нервной ткани?


Опуская подробности того, что нервные клетки бывают разные, что они по-разному связаны между собой в нервной ткани, выполняют различные функции, можно, однако, выделить общие особенности в строении нейронов:


Модель нейрона. Источник

Основой передачи сигналов служат аксоны, которые как электрические кабели тянутся от одного нейрона к другому и необходимы для передачи импульсов. Теоретически они могут достигать огромной длины – до метра. Прикрепляются же аксоны к другому нейрону с помощью синапса, при этом на конце каждого аксона имеются синаптические пузырьки с нейромедиаторами:


Передача импульсов между двумя нейронами. Источник

Таким образом, перво-наперво нас интересует две вещи: сам аксон и место крепления аксона к следующей нервной клетке, которое может быть определено по синаптическим пузырькам с нейромедиаторами. Для этого нам доступны только два метода, по большому счёту: флуоресцентная оптическая микроскопия и электронная микроскопия.

Предвидя логичный вопрос, а почему я не рассматриваю МРТ (магнитно-резонансную томографию) и функциональную МРТ, то эти методы используются больше для того, чтобы локализовать области, ответственные за те или иные функции (слух, зрение и прочее), но не увидеть отдельные нейроны и их сети.

Далее я буду вести речь о первом субпроекте – изучении мозга мыши, но не человека (к сожалению, этические причины берут верх над разумом). Второй субпроект как раз посвящён использованию МРТ. Таким образом, исследование мозга бедных мышек даёт нам информацию о тонкой структуре мозга, которую затем учёные пытаюсь связать с данными МРТ.

Но вернёмся. В первом случае – случае флуоресцентной микроскопии – необходимо покрасить нейроны с помощью флуоресцентного красителя, а затем получить снимок образца при возбуждении красителя светом определённой длины волны (часто УФ), однако разрешение данного метода позволит увидеть лишь сами аксоны, например, или только дендриты, так как они будут окрашены в разные цвета, но в целом мы с большим трудом сможем определить, как взаимодействуют нейроны.

Несколько примеров:

image
Новая веха — флуоресцентная 3D-микроскопия. Подробнее на русском

Видео на английском о том, как работает флуоресцентная микроскопия в случае с нервными клетками, можно посмотреть тут. К сожалению, нет встраиваемого плеера, поэтому переходите по ссылке, пожалуйста…

Другой метод – это электронная микроскопия, разрешение которой составляет единицы нанометров в случае сканирующей и доли нанометра в случае просвечивающей. Однако эти методы годятся либо для анализа поверхности (сканирующая) или тонких образцов – до 100 нм (просвечивающая). Кажется, что мы попали в тупик, не так ли?!

Загвоздка усугубляется ещё и тем, что вся ткань (мозговая или какая-либо другая) по большей части состоит из трёх основных элементов: углерода, азота и кислорода, то есть лёгких элементов. Контраста между лёгкими элементами – да ещё и перемешанными и равномерно распределёнными – не даст даже самый продвинутый в мире электронный микроскоп. Это физически не возможно.

Долго ли, коротко ли… но учёные нашли выход из этой западни. Какую информацию мы хотим извлечь? Фактически нам необходимо знать расположение мембран клеток внутри ткани, а дальше мы могли бы «восстановить» расположение самих клеток и их «внутренностей». И выход был найден в использовании солей тяжёлых металлов для «подкрашивания» мембран. Например, оказалось, что соединение осмия – OsO4 – очень хорошо осаждается на мембранах клеток или, как это принято называть, концентрируется.

Собственно, дело за малым – визуализировать. Долгое время использовалась только просвечивающая электронная микроскопия, требующая очень тонких образцов, что подвигло инженеров на разработку ультра-крио-микротома, способного отрезать от ткани слой до 30-50 нм. Просвечивающая микроскопия позволяла многим поколениям учёных изучать срезы мозга, дала нам знание о внутреннем строение клеток, применялась для изучения био-толерантности имплантатов, но сегодня данный метод сменила другая, сканирующая электронная микроскопия с 3D реконструкцией.


TEM-микрофотография нейропиля – скопление отростков нервных клеток (увеличение 11 000 крат). Источник

3D микроскопия: новые возможности


Хорошо. Тем или иным способом мы смогли в этом хаосе нервных клеток (а это действительно хаос, ведь по мимо самих нейронов в ткани множество вспомогательных клеток) опознать точки сочленения отдельных нейронов, однако с точки зрения построения нейронных сетей, это фактически бесполезная информация, так как нет возможности увидеть расположение клеток в трёхмерном пространстве, то есть информация о трёхмерной организации скрыта от нас. И тут был найден, я бы сказал, уникальный метод – трёхмерная микроскопия, которая стала возможна лишь в последние несколько лет, благодаря развитию вычислительной мощности компьютеров и обрабатывающей электроники микроскопов.

В центре электронной микроскопии EPFL был успешно применён подход совмещающий в себе полный цикл пробоподготовки мозговой ткани и её анализа с последующей 3D реконструкцией. Данное видео представляет основные этапы эксперимента:


Результаты фиксации образца и замещения воды специальной смолой (1:30 на видео): a. Срез мышиного мозга толщиной 80 микрон, b-c. Вырез и фиксация интересующего участка 3x3 мм, d-f. Финальная обработка с помощью микротома.


Принцип работы сканирующей электронной микроскопии с сфокусированным ионным пучком FIB/SEM (4:00 на видео): a-b. Схематическое расположение FIB-пучка, срезающего часть ткани и электронного пучка, дающего изображение, c-d. SEM-микрофотографии обрабатываемой ткани.



a. Визуализация с помощью FIB/SEM (5:55 на видео) и b-c. Конечный результат (8:00 на видео)

Основное достоинство метода – «срезание» всего лишь 5 нм слоя мозговой ткани сфокусированным ионным пучком (FIB) и последующее сканирование для получения изображения электронным пучком (SEM). Таким образом, мы имеем возможность предельно точно изучить строение нервной ткани, но что более важно – теперь процесс обработки таких стеков (до 2000 изображений) может быть выполнен фактически в автоматическом режиме без участия человека, благодаря использованию специальных алгоритмов анализа изображения, дающих точность реконструкции зачастую не ниже, чем профессионалы-микроскописты.

Группа Марко Кантони (Marco Cantoni) использовала free-ware программу специально разрабатываемую для подобного рода анализа – ilastik. Проект имеет своё представительство на github, поэтому, если кому-то из уважаемых читателей Хабра будет интересно поучаствовать в проекте или предложить свои новые идеи, то не думаю, что разработчики откажут.

В конечном счёте, мы имеем 3D карту кусочка мозга в форме кубика с ребром всего лишь несколько десятков микрон (да, мало, но Москва тоже не сразу строилась), однако не стоит отчаиваться и опускать руки. Мы получили практически то, что хотели – достаточно прецизионно визуализировали в 3D не всю нейронную сеть, конечно, но отдельные нейроны, и на один шажочек приблизились к главной цели. Это по замыслу авторов грандиозного проекта позволит лучше понять принципы организации и работы мозга.


SEM-микрофотографии и 3D реконструкция синоптического контакта и всех мембран внутри нейрона головного мозга мыши. Шкала A – 1 микрон, вставка на изображении А – 5 микрон.

PS: Оглядываясь назад и понимая, какой рывок сделала электронная микроскопия за последнее десятилетие, я хотел бы отметить, что автоматизированные системы, в том числе разработанные в рамках данного проекта, позволят через 5-7 лет обрабатывать гораздо большие массивы данных, и тогда, дело останется за малым – лишь создать 3D карту нашего мозга или «устройства, благодаря которому мы думаем, что мы думаем» (Амброз Бирс).

При подготовки были использованы материалы открытых источников: 1, 2, 3
Евгений @Tiberius
карма
576,5
рейтинг 0,0
Учёный-исследователь, химик и нанотехнолог
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Разработка

Комментарии (48)

  • +20
    Если позволите, то я хотел бы зарезервировать эту ветку специально для вопросов разработчику в одной из групп The Blue Brain Project (чтобы потом не искать вопросы среди комментариев).

    Disclaimer: мы постараемся ответить на все вопросы, которые получим! Но поймите, пожалуйста, что Non-disclosure agreement или NDA — предельно строгий документ, который не может быть нарушен ни при каких условиях, поэтому вопрос «Какую топологию сети Вы используете?» или что-то наподобие скорее всего останутся без ответа.
    Но ещё раз подчеркну, будем стараться дать ответы на все вопросы!
    • +5
      Первый вопрос.
      В таких исследованиях основная суть смоделировать реальные нейроны.
      Будет ли кто-нибудь в проекте заниматься трактовкой смоделированных процессов?
      Первые искусственные нейронные сети основывались на предположении о суммации входящих сигналов в нейроне.
      Потом появились спайковые нейронные сети.
      Сейчас зародились нейросети с различным влиянием на результат входных сигналов по дендритам или в зависимости от типа синапса.
      Ваши исследования вполне могут стать основой для новых моделей искусственных нейронных сетей.

      Второй вопрос.
      Какие структурные части мозга будут сканироваться, моделироваться и различаться в проекте? Только нейроны? Миелин? Глия? Кровеносные сосуды? Гемато-энцефалический барьер в целом? Микротрубочки, слои неокортекса, какой-то участок неокортекса или другие части мозга?

      Третий вопрос.
      Будет ли модель динамической или статической в плане установления новых связей и отмирания старых? Как никак за день прожитой жизни в мозге устанавливается и разрывается огромное количество синапсов.
      • 0
        3D микроскопия же!
        Какие процессы, вы о чём? Кусочки трупа мозга смолят насквозь, и режут на микронные ломтики!
        Трактовку смоделированной топологии конечно же будут делать, не факт что в рамках этого проекта — но по его следам — точно. Иначе зачем всё?

        Второй вопрос меня тоже интересует — не собираются ли моделисты ограничиться только нейронами? А то станется с них, решат бюджет сэкономить…

        Третий вопрос — сродни первому. Ну откуда при послойном сканировании фиксированного смолами кусочка трупа мозга может взяться динамика?!
        • +1
          3D микроскопия это лишь часть из одного подпроекта. Чем там собираются заниматься в подпроекте целиком не ясно.
          важнейшим субпроектом является непосредственное изучение строения нейронов, их контактов и расположения – нейронной сети – в головном мозге (Subproject 1 — The Mouse Brain Subproject), а также визуализация таких сетей для последующего построения моделей и, собственно, претворения этого знания уже в железе, в вычислениях.

          Под словом вычисления может скрываться многое, не будьте столь пессимистичны. Я надеюсь на большее.
    • 0
      На каком уровне Вы моделируете нейроны: на детально-физическом или абстрактно-функциональном? Возможно есть какие-нибудь аналогии и интересные факты о работе нейронов?
      • 0
        Вы статью читали? Они их режут и фоткают. Потом строят 3D-модель из фоток. В этом подпроекте фиксируется лишь форма поверхностей, ничего более!
        • 0
          Это вопрос скорее о Blue Brain Project, нежели об вышеуказанной статье…
    • 0
      Меня волнует во какой вопрос. Проект The Human Brain ставит своей целью создать модель целого мозга. А дальше используя эту модель чего фантазия пожелает, хоть моделировать нейродегенеративные заболевания и тестировать лекарства от них, хоть моделировать сознание.
      Ясно, что для вычислительного тестирования лекарств нужны биологически правдоподобные модели нейрона, вроде Ходжкина-Хаксли. А вот, что касается сознания, есть такое предчувствие, что его можно смоделировать используя и гораздо более простые модели нейронов, не учитывающие всякие физиологические особенности, вроде феноменологической модели Ижикевича.

      Так вот вопрос: Есть ли в Heman Brain подгруппа исследователей занимающиеся вторым? Попыткой моделирования сознания с помощью упрощённых феноменологических моделей.

      Касаемо первого всё понятно, насколько я знаю в вычислительной части Human Brain использовалась модель Ходжкина-Хаксли, и моделировался весь нейрон с дендритами и аксонами.
      • 0
        Вы сначала скажите, что такое «сознание»… О его моделировании без его определения и речи быть не может!
        • 0
          При общении другими людьми мы почему-то без формальных определений способны понять, что они также как и мы разумны.
          Поэтому предлагаю такой вариант, сильно сознательное существо — это существо способное пройти тест Тьюринга.
          Слабо сознательное существо — это существо обладающее сознанием типичного млекопитающего (мыши, крысы, собаки, кошки).

          Поэтому мой вопрос в уточнённом вариант звучит так:

          «Ведутся ли в рамках проекта Мозг Человека исследования возможности реализации сильного или хотя-бы слабо сознательного существа на основе простых феноменологических нефизиологических моделей нейронов?»
          • –1
            Во-первых, не способны. Многие считают разумными собак и неразумными — своих супругов и коллег по работе. Разумность — понятие очень нечёткое.
            Во-вторых, разумность и сознание — две очень мало связанные концепции.
            В-третьих, тест Тьюринга уже давно и успешно проходит Элиза, и вообще у Тьюринга это почти что шутка была, нельзя его воспринимать всерьёз. Он запредельно субъективен, ибо критически завязан на субъекта, его проводящего.

            Лучше в этом контексте китайскую комнату повспоминать…
            • 0
              "Во-первых, не способны. Многие считают разумными собак и неразумными — своих супругов и коллег по работе. Разумность — понятие очень нечёткое."

              Вы же сейчас демагогией занимаетесь.

              "Во-вторых, разумность и сознание — две очень мало связанные концепции."

              Это почему это?

              "В-третьих, тест Тьюринга уже давно и успешно проходит Элиза"

              Вероятно, Вы что-то путаете. Элиза одна из программ которая лучше всех отвечает на вопросы этого теста, но ни одна из программ ещё не прошла тест полностью.
              Рэймод Курцвейл, футуролог из Google, утверждает, что машина сможет пройти тест Тьюринга в 2020 году.
              Вы действительно считали, что уже существуют программы с которыми можно общаться наравне с человеком?

              "и вообще у Тьюринга это почти что шутка была, нельзя его воспринимать всерьёз. Он запредельно субъективен, ибо критически завязан на субъекта, его проводящего."

              Поскольку Мы (Человечество) кроме себя не знакомы с другими существами у которых могли бы идентифицировать наличие «сильного» разума/сознания нам приходится сравнивать с собой. Поэтому и определение разума будет субъективным. И вообще субъект — это что мыслящее. Так что.

              Вы так упорно парируете мне, что видимо у Вас есть своё определение разума. Может Вы поделитесь им? Если оно окажется лучше чем определение с помощью теста Тьюринга, тогда может я действительно к последнему стану относится как к шутке :)
              • 0
                Дельного определения разума и сознания я еще не встречал, в том то и беда. А парирую я лишь потому что хабр уведомляет, а у меня синдром «Аааа! В интернете кто-то не прав!»

                Вы, кстати, китайскую комнату проигнорировали…
                • +1
                  И вправду, она как-то ускользнула от меня.
                  Но давайте рассмотрим и её тоже. Китайская комната это сплошная демагогия. Автор этой концепции неуч и недотёпа.
                  Во 1-х автор яростно игнорирует то, что и набор правил тоже является частью комнаты и по факту тест проходит не только процессор/человек а вся система в целом.
                  Во 2-х, наш мозг работает как китайская комната, где каждый нейрон просто принимает входной сигнал и обрабатывает его, при это у отдельного нейрона нет абсолютно никакого понимания того что он делает, нейрон вообще штука сугубо механистическая, ни разума ничего в нём нет. Есть диффура решением которой является динамика нейрона и всё. Но ~100 млрд. таких единиц соединенных определённым образом обладают разумом.
                  • 0
                    Вот с этим я полностью согласен. В частности, это не противоречит моим утверждениям.
    • +1
      Пусть расскажут о критериях сопоставления их модели на предмет соответствия функционирующему мозгу. Если таковые имеются. Другими словами — как они поймут когда следует остановиться?
    • +1
      Еще вопрос. Как добровольцу поучаствовать в проекте? Пусть даже с проживанием на полгода участия за собственный счет.
  • +3
    Не могли бы поснить более детально цель проекта?
    • +5
      Цель проекта — создать единую открытую платформу для экспериментов с симуляцией функций человеческого мозга, некий единый открытый фреймворк. Можно будет разработать и новые компьютерные модели эмуляции, и тестировать новые методы лечения болезней.

      Из того что описано как цель становится непонятно зачем эмулировать в железе нейрон, если это можно сделать програмно. В цели так и написано создать открытый фреймворк.

      В играх можно эмулировать вселенную и полеты к звездам, в низкоуровневых языках контролировать перемещение байтов. Неужели нельзя програмно эмулировать нейрон. Возможно это не та цель, которую преследует проект…

      Вопросы:
      1. Пояснить основную цель проекта. Цель — сделать новое запоминающее устройство?
      2. Как эмуляция нейрона позволит лечить болезни? Человеческий мозг состоит из ряда других частей, а не только из нейронов. Помимо того, что еще есть тело.
      • +1
        Отличные вопросы, между прочим.
      • 0
        Давно слежу за проектом.

        Основная цель проекта это создание электронного мозга.
        Тоесть кластер/суперкомпьютер который по ТТХ будет сравним с мозгом человека.

        Все остальное это spin off.
    • 0
      Первый вопрос.
      В таких исследованиях основная суть смоделировать реальные нейроны.
      Будет ли кто-нибудь в проекте занимать трактовкой смоделированных процессов?
      Первые искусственные нейронные сети основывались на предположении о суммации входящих сигналов в нейроне.
      Потом появились спайковые нейронные сети.
      Сейчас зародились нейросети с различным влиянием на результат входных сигналов по дендритам или в зависимости от типа синапса.
      Ваши исследования вполне могут стать основой для новых моделей искусственных нейронных сетей.

      Второй вопрос.
      Какие структурные части мозга будут сканироваться, моделироваться и различаться в проекте? Только нейроны? Миелин? Глия? Кровеносные сосуды? Гемато-энцефалический барьер в целом? Микротрубочки, слои неокортекса, какой-то участок неокортекса или другие части мозга?
  • +1
    Польза от подобных исследований очевидна, и мы даже представить сейчас не можем количество возможных открытий, которые изменят нашу жизнь (например, в сфере образования, лечения травм мозга и тп).

    Планируется ли в дальнейшем на основе результатов выполнения данного проекта попытаться смоделировать сознание, или это совсем другого рода исследование? Если да, то со стороны это похоже на то, как если бы мы рассматривали под микроскопом магнитные накопители жесткого диска и резали бы нано-ножами процессор с целью разобраться в принципах работы Windows XP.

    Есть 2 крупных проекта государственного уровня — The Human Brain Project и Blue Brain project. Однако, сложилось такое впечатление, что все они связаны с исследованием в первую очередь биологических и химических процессов мозга с применением всевозможных микроскопов и прочего измерительного оборудования. Выделяются ли крупные гранты именно на моделирование сознания? Ученые по какому направлению ближе по своей специальности к моделированию сознания именно как информационной оболочки (а не на уровне биологической структуры) — Computer Science или Neuroscience?

    Что сейчас выглядит перспективнее — смоделировать искусственный разум на основе биологических структур живых существ или на супер-компьютере, состоящем из классических электронных компонентов?
    • 0
      Простите, а это был вопрос по данному топику или для отдельного топика про Blue Brain Project?
      • 0
        Не обязательно передавать эти вопросы в отдельный топик, если вы (или кто-то из присутствующих здесь специалистов) сможете поделиться своим мнением по заданным вопросам, мне этого будет достаточно, и я буду благодарен.
        • +1
          1. Сознание. Все путают эти две субстанции сознание и нейронные сети. На данный момент человечество по большому счёту не понимает, что есть сознание, есть ли сознание у других животных (я могу очень долго рассказывать про свою очень умную собаку, апелируя к тому, что у неё была какая-то часть созанания). Нейронные сети — это больше о том, как «научиться компьютер учиться»…

          2. Нет, впечатление ошибочно, в данной статье я хотел показать наглядно, что помимо различных компьюетрных мейнстримовых штучек, есть базовый, фундаментальный уровень исследований. Blue Brain Project (High-load computing) — это часть The Human Brain Project в части симуляции работы того самого мозга (SP7).

          3. Есть подпроекты по Computer Science и Neuroscience.

          4. Надо подумать и посмпрашивать людей на тему что легче смоделировать — ответ будет, думаю, в следующей статье.

          PS: понял откуда возникло недопонимание, так как видео вставилос на конкуретный проект, а я хотел на весь плейлист — сейчас поправим.
  • +5
    как человек вовлеченный в проект, я в шоке от безграмотного комментария про МРТ. Потенциал МРТ огромент, особенно учитавая сверх высокие поля и новые техники, например DWI и спектроскопию. На текущий момент доступны огромные данные в connectome project (http://www.humanconnectomeproject.org/data/hcp-project/).
    • 0
      А вы где-то поблизости в Швейцарии? Тогда милости просим для разговора, может и про Human Connectome Project напишем отдельную статью.

      Честно признаюсь, что никого не хотел обидеть своим комментарием про томографию, просто МРТ — на сколько мне известно — это техника для более крупных масштабов: отдельных частей мозга, какие они функции выполняют и как «общаются» между собой. Тоже важный проект, но просто на уровень структурной организации выше, чем просто сочленение отдельных нейронов, разве не так?!
      • +1
        FZJ.
        да, рабочее разрешение MRI меньше (в районе 100-50 мк), но еще не вечер, не говоря уже о том, что в ЯМР доступны спектры одного ядра (читай скоро будет в MRI спетроскопии).
        А вы где в Швейцарии, я туда по делам поеду в Цюрих скоро.
        • +1
          Возможно, как-нибудь по дороге в Дюссельдорф мог бы и заехать. Ну или мы по почте можем пообщаться на эту тему. Думаю, что многим может понравиться данная тема, тем более, что в MRI также применяется множество интересных методов получения и обработки изображений.

          ЯМР… ох, тут тема для большого разговора, так как ЯМР-томография не метод для получения высокого разрешения, к сожалению. И всё же, все проблемы NMR и MRI не решат, тем более в описанном в статье первом подпоекте по изучению «стыковки» отдельных нейронов.
          • 0
            you're welcome
      • 0
        Как общаются — сейчас чаще смотрят через ПЭТ и прочие химико-физические механизмы, насколько я слышал, нежели через именно магнитно-ядерным способом. Но разрешающая способность у всех везде очень плачевная…
  • +2
    Очень интересно! Я всегда интересовался этой сферой.

    Вопросы:
    1. Возможно ли уже сейчас сделать подобный 3D снимок части мозга с живого подопытного без последствий?
    И если ответ да на первый, то следующий, может быть наивный вопрос, но все же.
    2. Можно ли отследить изменения в мозге после обучения чему либо новому?

    Очень интересно узнать как же хранится информация. Хочется более детально узнать и увидеть изменения.
    Думаю самих ученых этот вопрос очень волнует.
    Спасибо за пост.
    • +1
      1. Для этого как раз и нужна MRI и ЯМР-томография, но с помощью описанного метода (3D FIB/SEM) этого сделать нельзя, так как ионным пучком удаляется часть мозговой ткани, а сама ткань требует определённой пробоподготовки и фиксации.

      2. Опять-таки, это вопрос к MRI и функциональному МРТ. Ложитесь в томограф и учите слова, например. Кстати, о языках, тут народ подобное сделал уже. Выборка правда несколько человек но всё же. Идея такова: как люди учат слова и языки. Три группы: билингвы (т.е. двух языковая среда с рождения), дети, начавшие учить язык в раннем возрасте и в позднем. Результат: нормальный мозг у первых и вторых групп детей и увеличенная часть слева, вроде бы, где-то около мозжечка у третьей. Надо бы найти ссылку на это исследование…

      По сути заданного вопроса: мне сейчас, если честно, трудно представить, чтобы мы могли это проверить в живом организме на уровне нейронов или их перестроения, как мы учимся, запоминаем — in vivo, что называется. Мы можем к этому теми или иными ухищрениями подобраться поближе, но возможности науки, к сожалению, небезграничны.
      • 0
        Заговорился: возможности науки, к сожалению, ограничены.
    • +2
      1. да можно с помощью MRI
      2. да

      это огромная тема, в комментарии её всю не раскрыть.
      • 0
        Говорю ж, давайте пост, отдельный пост. Тема безумно интересная. особенно, если можно показать с помощью МРТ процесс обучения!
        • 0
          не сейчас, у меня времени нет статьи закончить, но да — надо написать!
  • +1
    Чтобы собрать такие кусочки в целый мозг нужно, чтобы все это был один образец. А вы на макроуровне его такими дедовскими методами (лезвие) кромсаете :) Что-нибудь в этом направлении продвигается?
    • +2
      Продвигается: раньше смотрели просто срез ткани 50 нм толщиной и даже с трудом могли сопоставить разные срезы между собой, а теперь мы можем посмотреть в полном 3D кусочки мозга со стороной в несколько десятков микрометров и в перспективе самой ближайшей — несколько кубических мм в объёме, т.е. как в видео 3 на 3 на 3 мм. Вопрос пока упирается в финансирование и компьютерные мощности для обработки полученных изображений. Вся электроника микроскопа сейчас годится для этого!
  • +1
    Приношу свои извинения, не знал, что во встраиваемых видео отсутствует плей-лист, и он только доступен со официальной странички проекта на YouTube, поэтому прошу за дополнительными разъяснениями по подпроектам и краткими видео-роликами о них, обращаться по указанной ссылке.

    Спасибо за понимание!
  • +1
    А чем вам не нравится изучение строения мозга мыши? На данный момент компьютеры вроде не смогли симулировать их мозг? А ведь мыши вроде неплохо решают задачи распознания и обучения?
    • 0
      Безусловно, мозг мыши гораздо проще симулировать, но ведь его изучение и выбрано, как одно из направлений всего The Human Brain Project. Ответим подробнее в следующей статье.
      • 0
        Это я к ремарке из статьи, где проскользнуло недвольство исследование мыши вместо людей :)
        • 0
          Наоборот, довольство — от простого к сложному, так сказать;)
  • +2
    Считаю нужным упомянуть проект привлекающий силы добровольцев для построения модели нейронных связей посредством игры: ru.wikipedia.org/wiki/EyeWire
    • 0
      Спасибо — отличный пример!
      • +1
        А вот вопрос в Blue Brain Project — знают ли они об этом проекте, и что они о нём думают?
        Готовы ли догнать/перегнать/поддержать/перенять методы? Работают ли точнее/грубее и т.п.?

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.