Головной мозг картинки: D0 b3 d0 be d0 bb d0 be d0 b2 d0 bd d0 be d0 b9 d0 bc d0 be d0 b7 d0 b3 картинки, стоковые фото D0 b3 d0 be d0 bb d0 be d0 b2 d0 bd d0 be d0 b9 d0 bc d0 be d0 b7 d0 b3

Содержание

чем отличаются и о чем говорят

Головная боль может стать хронической и значительно подпортить жизнь, повлияв на работоспособность человека и нормальное функционирование в обществе. Мало кто знает, но существуют разные виды головных болей, которые между собой различаются как причинами возникновения, так и методами лечения. О том какие есть виды головных болей и их причины, а также признаки головной боли рассказываем в статье.

Почему так опасна головная боль?

Почти все разновидности головной боли активируют одни и те же болевые рецепторы. Это может затруднить понимание того, является ли ваша головная боль признаком серьезного состояния или нет. К наиболее серьезным причинам головной боли относятся:

геморрагический (кровоточащий) инсульт. Геморрагический инсульт случается, когда кровеносный сосуд в вашем мозгу разрывается и кровоточит;
аневризма. Выпуклость или раздувание кровеносного сосуда в головном мозге;
менингит. Бактериальная или вирусная инфекция, вызывающая отек защитной оболочки мозга;
опухоль головного мозга. «Первичная» опухоль головного мозга начинается в головном мозге и может быть злокачественной или доброкачественной.

Для понимания того, имеет ли ваша головная боль опасный характер, важно понимать какие существуют виды головной боли, их причины и как избавиться от головной боли.

Виды головной боли

Головная боль возникает из-за сигналов, взаимодействующих между мозгом, кровеносными сосудами и окружающими нервами. Во время головной боли неизвестный механизм активирует определенные нервы, которые воздействуют на мышцы и кровеносные сосуды. Эти нервы посылают в мозг сигналы боли.

Какие виды головной боли бывают? Головные боли могут быть более сложными, чем думает большинство людей. Различные виды головной боли могут иметь собственный набор симптомов, возникать по уникальным причинам и нуждаться в разных методах лечения.

Как только вы узнаете, какой у вас тип головной боли, ваш врач сможет подобрать лечение, которое, поможет избавиться и предотвратить их.

Виды головной боли по локализации:

мигрень — сильная и пульсирующая боль в одной половине головы.
гипертония — тяжелая пульсирующая боль, обычно в области затылка.
стресс — длительная боль “сжимающая” голову как обруч.
грипп, ОРЗ — боль в области надбровных дуг, лба и висков.
остеохондроз — резкая боль в затылке и у висков.

О разновидностях головной боли, о головной боли по зонам рассказываем дальше.

Тензионные боли

Самый распространенный вид головной боли – тензионная головная боль, которые повторяются не часто и лишь в 3% случаев приобретают хроническую форму. Возникает по причине травм мышц шеи и головы, а также из-за сильного стресса. При диагностике чаще всего источник боли не определяется.

Признаки: по окружности верхней части головы ощущается стесненность или давление, а также может казаться, что мышцы глазниц и лба очень напряжены и их невозможно расслабить. Интенсивность боли обычно нарастает к вечеру. Длительность такой боли может составлять как полчаса, так и неделю.

Лечение: при нерегулярном характере тензионной боли лучше использовать простые обезболивающие, а также постараться чаще бывать на свежем воздухе, заниматься легкой физкультурой, разминать шею и плечи. Хронические боли нужно лечить медикаментозно по назначению врача.

Внимание! Самолечение может навредить вашему здоровью, обязательно проконсультируйтесь с врачом прежде чем принимать какие-либо лекарства.

Кластерные боли

Кластерные боли поражают около 1% всего населения планеты. Интересно, что в 80% случаев кластерные боли беспокоят мужчин. Ее причины неизвестны.

Признаки: пульсирующая интенсивная боль с одной стороны головы, обычно – около глаза. Длится 15-60 минут и сопровождается слезоточивостью, покраснением глаз, приливом крови к голове, насморком. Иногда может стать настолько острой, что человек не может даже разговаривать. Кластерные боли возникают с равномерными временными промежутками в одно и то же время суток – раз в месяц, неделю.

Лечение: трудно поддается лечению по той причине, что возникают и исчезают непредсказуемо. При длительных приступах применяются лекарственные инъекции и кислородная терапия.

Мигрень

Возможной причиной возникновения мигрени является нарушение функций мозга, но каких именно, на данный момент неизвестно. Есть данные, что при возникновении мигрени сильно расширяются кровеносные сосуды, а на коре головного мозга возникает электрическая активность аномального характера.

Признаки: мигрень – вид головной боли с одной стороны головы, которая длится от 4 часов до 3 дней. Мигрень часто описывается как колющая, пульсирующая боль. Эпизоды мигрени, как правило, повторяются и часто приводят к тошноте, головокружению и чувствительности к свету и запахам.

Лечение: полностью вылечить мигрень невозможно, однако лекарства по назначению врача помогут снять часть неприятных симптомов.

Внутричерепное кровотечение

Проявляется в виде нарастающей, внезапной боли в любой части головы после травмы (иногда симптомы проявляются через несколько часов).

Признаки: сопровождается нарушением речевых навыков, зрения, координации, тошнотой, расстройствами личности. Симптомы со временем ухудшаются, после чего человек может потерять сознание.

Лечение: необходимо обратиться к врачу, который удалит скопившуюся кровь из черепной коробки, чтобы гематома не давила на мозг, таким образом его повреждая. Поле этого важно выяснить причину кровоизлияния с помощью обследования сосудов головного мозга.

Височный артериит

Височный артериит зачастую встречается у пациентов старше 50 лет и может привести к слепоте, если его не лечить. Возникает по причине переохлаждения, алкоголизма, различных травм, бесконтрольного приема лекарств, атаки вирусных инфекций на иммунную систему.

Признаки: сильные головные боли возникают на фоне бессонницы, потери веса, депрессии, также болеть может шея и плечо.

Лечение: применяются стероидные препараты, которые останавливают воспаление кровяных сосудов. При развитии сопутствующих проблем со здоровьем также необходимо обращаться к врачам других специальностей. К примеру, при помутнении хрусталика – к офтальмологу.

Опухоль мозга

Если головная боль связана с опухолью мозга, что бывает примерно в 4% случаев, она будет проявляться утром и сопровождаться рвотой. Подобные эпизоды повторяются периодически и с каждым разом становятся все хуже и хуже. “Мозг не чувствует боль. В мозге нет болевых рецепторов. Они присутствуют только в мозговых оболочках и кровеносных сосудах. К примеру, когда человек испытывает головную боль, болит вовсе не сам мозг, а окружающие его ткани”, — рассказал врач-нейрохирург Алексей Ерошкин в интервью для Doc.ua.

Признаки: судорожные припадки, резкая потеря веса, изменение личности в таких случаях становятся поводом пройти обследование мозга.

Лечение: зависит от размера, расположения и вида образования.

Головная боль при похмелье

Боль в голове при похмелье развивается из-за того, что алкоголь приводит к обезвоживанию организма, что является одной из причин развития мигрени. К тому же спиртное расширяет сосуды головного мозга и нарушает функционирование серотонина (вещество, через которое от одной нервной клетки к другой передаются электрические сигналы).

Признаки: алкоголь вызывает у людей потребность в мочеиспускании, потому что он подавляет выработку гормона, называемого вазопрессином. Этот гормон влияет на организм по-разному, влияя на способность почек реабсорбировать воду. Потоотделение, рвота и диарея также являются симптомами похмелья. Все эти симптомы могут привести к дальнейшему обезвоживанию.

Лечение: лучшим средством от головной боли при похмелье является таблетка обезболивающего и сон.

Справка Doc. ua: записаться на прием к врачу-неврологу можно на сайте.

Найти специалиста в области лечения заболеваний головного мозга и глаз

Информация о тематической области Головной мозг и глаза

В поисках специалиста в области лечения заболеваний головного мозга и глаз в Германии, Австрии или Швейцарии? С помощью нашей системы поиска нужного врача и клиники можно найти высококвалифицированного специалиста и медицинский центр в области лечения заболеваний головного мозга и глаз.

Какие специалисты занимаются проблемами головного мозга?

Проблемами головного мозга занимаются специалисты в области неврологии, нейрохирургии и нейрорентгенологии. В то время как неврологи занимаются диагностикой заболеваний головного мозга и в первую очередь медикаментозной терапией, нейрохирурги отвечают за хирургическое лечение. Нейрорадиологи специализируются на определенных диагностических и терапевтических процедурах интервенционной радиологии. При нарушениях развития и заболеваниях головного мозга ребенка речь идет о нейропедиатрии (детская неврология).

Какими болезнями занимаются данные специалисты?

Основные болезни головы и мозга:

Доброкачественные и злокачественные опухоли головного мозга (астроцитомы, глиомы, менингиомы, невриномы слухового нерва, медуллобластомы, опухоли гипофиза)
Метастазы в головном мозге
Пороки развития сосудов и вазодилатации (такие как аневризмы головного мозга, стеноз сонной артерии, артериовенозные мальформации (АВМ), каверномы)
Двигательные расстройства (болезнь Паркинсона, дистония, кривошея)
Хроническая боль (невралгия тройничного нерва)
Дегенеративные заболевания, такие как деменция
Эпилепсия
Нарушения кровообращения (ТИА, (инсульт)
Головная боль (мигрень)
Воспалительные заболевания головного мозга
Рассеянный склероз, менингит
Заболевания головного мозга у детей (гидроцефалия, деформация черепа, менингоцеле, эпилепсия и умственная отсталость)

Какие возможности лечения заболеваний головного мозга существуют?

Помимо лекарственного лечения, также проводят интервенционные процедуры или хирургические операции, выбор которых зависит от заболевания головного мозга.

Интервенционные процедуры в нейрорентгенологии:

Интервенционные методы нейрорадиологии используются главным образом при сосудистом стенозе, окклюзии сосудов и сосудистых мальформациях. Например, при стенозе сонной артерии проводят расширение суженных участков при помощи стента. Пороки сосудистого развития, такие как аневризмы головного мозга, могут быть блокированы опытным нейрорадиологом с помощью минимально инвазивной процедуры Coiling.

Хирургические процедуры в нейрохирургии:

Где я могу найти опытного специалиста в данной области?

Специалисты в области лечения заболеваний головного мозга в Германии, Австрии или Швейцарии имеют высокую квалификацию и используют новейшие диагностические и хирургические технологии. От других их отличает многолетний опыт работы и постоянное повышение квалификации.

У нас Вы сможете найти специалистов в области лечения заболеваний головного мозга в следующих городах

Какие специалисты занимаются заболеваниями глаз?

Специалистами в области лечения заболеваний глаз являются офтальмологи. После успешного завершения медицинского университета молодой врач должен пройти интернатуру в течение 5 лет в необразовательном учреждении. Содержание курса интернатуры регламентирует порядок подготовки специалиста.

Какие глазные болезни лечат офтальмологи?

Где я могу найти опытного офтальмолога или соответствующую клинику?

Наши специалисты имеет многолетний опыт работы в области офтальмологии. Они участвуют в научных исследованиях и ведут самостоятельную хирургическую практику в клинике. В их распоряжении есть современное диагностическое и хирургическое оборудование. Специалистов в области офтальмологии можно найти в следующих городах:

Специалист в области лечения заболеваний глаз в Майнце

Мозг человека и эротические изображения

Мозг человека настроен на распознавание эротических изображений.

Мозг человека идентифицирует картинки эротического содержания на 20% быстрее, чем другие изображения. К таким выводам пришли исследователи из Вашингтонского университета в результате эксперимента с участием 264 женщин-добровольцев.

Участницам исследования демонстрировались серии из 55 цветных слайдов, появлявшихся на экране с интервалом в несколько секунд. Изображения эротических сцен с участием полуобнаженных партнеров соседствовали с нейтральными или вызывающими неприятные ассоциации фотографиями. Изменения электрической активности головного мозга (т.н. вызванные потенциалы) фиксировались во время просмотра методом электроэнцефалографии.

По данным исследователей, самое сильное воздействие на головной мозг участниц оказывали изображения эротического характера, причем сила воздействия изображения не зависела от того, насколько приятные или неприятные образы появлялись на экране до него.

Независимо от содержания изображения, реакция на него в головном мозге возникала достаточно быстро – задолго до того, как испытуемая осознавала, что именно она видит на экране. Однако на распознавание эротических изображений головной мозг участниц тратил 160 миллисекунд – на 20% меньше, чем требовалось для распознавания всех остальных слайдов.

По словам руководителя исследовательского проекта доктора Андрея Анохина, полученные результаты противоречат значительной части предыдущих исследований, авторы которых полагают, что женщины менее подвержены воздействию визуальных изображений эротического характера по сравнению с мужчинами. Ответное возбуждение головного мозга, зафиксированное у участниц эксперимента, не отличалось по своей силе от аналогичных реакций мозга мужчин, отмечает Анохин.

Кроме того, исследователям удалось установить, что в обработке визуальной информации эротического характера участвуют особые зоны коры головного мозга, которые не активизируются при опознавании других изображений. Метод электроэнцефалографии, позволивший ученым с высокой точностью наблюдать процесс в реальном времени, не дает возможности точно указать локализацию этих особых зон, однако, исходя из результатов предыдущих исследований на приматах, ученые полагают, что это определенные участки префронтальной коры. Для того чтобы проверить эту гипотезу, им потребуются дополнительные эксперименты с использованием магнитно-резонансного сканирования головного мозга.

Отчет об исследовании опубликован в журнале Brain Research.

MedPortal

Сколько именно мозга нам нужно?

Том Стаффорд
BBC Future

14 января 2015

Автор фото, Thinkstock

Как показывает ряд описанных в медицине случаев, люди могут функционировать в отсутствие отдельных областей головного мозга, не испытывая при этом ярко выраженных негативных эффектов. Как такое возможно? По мнению корреспондента BBC Future, мы просто слишком мало знаем о нашем мозге.

Сколько мозга нам необходимо для нормального функционирования? В последние месяцы в новостях появилось сразу несколько историй, повествующих о людях с поврежденными или вовсе отсутствующими отделами головного мозга, которые, тем не менее, живут относительно нормальной жизнью. Если отвлечься от сенсационности этих сообщений и взглянуть на них с точки зрения нейрофизиологии, напрашивается вывод, что мы не просто не до конца понимаем, как работает наш мозг – по-видимому, наше нынешнее представление о механизмах его работы в корне неверно.

В прошлом году пресса сообщала о женщине, родившейся без мозжечка – ярко выраженного отдела головного мозга, расположенного под затылочными долями полушарий. По некоторым оценкам, в мозжечке содержится до половины всех клеток головного мозга человека. В данном случае речь идет не просто о повреждении мозга – мозжечок у 24-летней женщины вообще отсутствует. Тем не менее, ее жизнь вполне обычна – она окончила школу, вышла замуж и родила ребенка.

Нельзя сказать, что отсутствие у этой женщины мозжечка не имеет вообще никаких последствий – всю свою сознательную жизнь она страдает от неуверенности и неловкости в движениях. С другой стороны, поразительно то, что она вообще может передвигаться без отдела мозга, который присутствовал уже у первых позвоночных на Земле. Наличие мозжечка обнаружено у ископаемых акул, живших еще во времена динозавров.

Эта история иллюстрирует одну истину, о которой не так часто говорят: в самом элементарном нашем понимании того, как функционирует мозг, имеются огромные пробелы. Ученые до сих пор не могут прийти к общему мнению о том, какие функции выполняют даже самые изученные его отделы, такие как мозжечок. Вся глубина нашего незнания проявляется как раз в таких экстраординарных случаях, как вышеописанный. Время от времени, в рамках рутинной больничной процедуры сканирования, выясняется, что мозг пациента удивительным образом отличается от привычного нам представления о его строении. При этом некоторые из таких отличий могут оказывать весьма незначительный наблюдаемый эффект на самочувствие и поведение человека.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Мозг человека — не тостер, в котором понятно, какая часть за что отвечает

Частично эту проблему, по-видимому, можно объяснить особенностями нашего мышления. Мы считаем вполне естественным представление о мозге как аппарате, появившемся в результате естественного отбора, а в инженерной науке, как правило, существует прямое соответствие между конструкцией и ее назначением. Возьмем тостер – хлеб в нем жарит нагревательный элемент, за временем приготовления следит таймер, а за выбрасывание готовых тостов отвечает пружина. Однако случай с отсутствующим мозжечком показывает, что для головного мозга такая простая схема неприменима. Хотя мы часто говорим, что за разные функции, чувства и ощущения – такие как зрение, чувство голода или влюбленность – отвечает свой регион мозга, в действительности это не так, поскольку головной мозг – не технологическая конструкция, в которой каждую из функций выполняет отдельный агрегат.

Возьмем недавний случай, когда в мозге мужчины был обнаружен ленточный червь. Четыре с лишним года червь проделывал в мозге сквозное отверстие, причиняя его владельцу массу неприятностей – включая судороги, проблемы с памятью и ощущение странных запахов. На мой взгляд, для человека, мозг которого прогрызло живое существо, мужчина отделался сравнительно легко. Если бы головной мозг работал по принципу большинства устройств, созданных человечеством, все было бы гораздо хуже. Предположим, что червь насквозь прогрыз ваш мобильный телефон – аппарат просто перестанет работать. Вспоминается случай из 1940-х гг., когда одна из ранних электромеханических вычислительных машин вышла из строя из-за моли, попавшей в реле.

Отчасти такая отказоустойчивость мозга объясняется его пластичностью, то есть способностью адаптироваться к изменяющимся условиям благодаря накоплению опыта. Есть, впрочем, и другое объяснение, предложенное умершим в прошлом году американским нейрофизиологом, лауреатом Нобелевской премии Джералдом Эдельманом. Он обнаружил, что за поддержание одной и той же биологической функции зачастую отвечают несколько структур. Так, одни и те же физические особенности организма предопределяются сразу несколькими генами. Таким образом, произвольное «выбивание» — потеря – одного из генов не влияет на относительно нормальное развитие данной особенности. Эдельман назвал способность множества разных структур поддерживать одну и ту же функцию термином «вырожденность».

Та же концепция применима и к головному мозгу. За каждую из ключевых функций мозга отвечает не конкретный отдел, а несколько областей сразу, зачастую выполняющих одну и ту же работу слегка отличными способами. Если одна область окажется неработоспособной, ее работу возьмут на себя другие.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Как бы мы ни старались раз и навсегда закрепить определенные функции за тем или иным участком мозга, он отказывается работать по шаблону

Данная концепция помогает понять природу проблем с пониманием «зон ответственности» разных отделов головного мозга, которые испытывают нейрофизиологи-когнитивисты. Если подходить к изучению мозга с позиции «один отдел – одна функция», никогда не получится экспериментальным путем распутать клубок взаимосвязей между его областями и выполняемыми ими функциями.

Наиболее известная функция, приписываемая мозжечку, — координация движений. Однако другие отделы мозга, такие как базальные ганглии и двигательные области коры, также напрямую вовлечены в управление моторикой. Вероятно, постановка вопроса о том, какие уникальные функции присущи каждому отделу мозга, просто неверна, поскольку все они вносят свой вклад в общее дело.

Память – еще один пример важной биологической функции, которую поддерживают несколько областей мозга. Столкнувшись с человеком, которого встречали раньше, вы можете припомнить, что он слывет добрым, вспомнить случай, когда он проявил доброту по отношению к вам лично, или у вас появится смутное чувство симпатии к нему – за все эти формы памяти, заставляющие вас испытывать к данному человеку доверие, отвечают разные отделы мозга, выполняющие одну и ту же работу, но разными способами.

Эдельман и его коллега Джозеф Гэлли называли вырожденность широко распространенным биологическим качеством и свойством, присущим сложным системам, утверждая, что она является неизбежным результатом естественного отбора. Эта концепция объясняет, почему травмы или врожденные дефекты строения мозга порой оказываются не такими катастрофичными, какими, по логике вещей, должны быть. А также — почему понимание работы головного мозга дается ученым с таким трудом.

Если вы хотите, чтобы мы рассказали об интересующем вас распространенном психологическом феномене, пишите нам (по-английски) по адресам @tomstafford или [email protected].

У казанского стрелка умирает мозг – Картина дня – Коммерсантъ

Как стало известно “Ъ”, Ильназу Галявиеву, убившему накануне девять человек и ранившему еще двадцать три в 175-й гимназии Казани, в прошлом году был поставлен диагноз атрофия головного мозга. Это необратимое заболевание, характеризующееся поэтапным отмиранием клеток и нарушением нейронных связей между ними. Могло ли заболевание привести к убийству, должны установить эксперты. При этом в суде сам Галявиев заявил, что не имеет тяжких заболеваний.

В среду в Казань прилетала группа сотрудников центрального аппарата Следственного комитета РФ (СКР) во главе с председателем комитета Александром Бастрыкиным. Генерал юстиции России возложил цветы к мемориалу у школы, осмотрел само место происшествия и провел совещание с подчиненными. По его итогам среди прочего было отмечено, что совершивший массовое убийство в гимназии Ильназ Галявиев, которому будет предъявлено обвинение по соответствующей ст. 105 УК, находится в неадекватном состоянии, затрудняющем следственные действия.

Выяснилось, что молодой человек не состоял на учете у психиатра и в полиции, благодаря чему и получил лицензию на оружие. Однако в прошлом году врачи поставили ему диагноз атрофия головного мозга. Заболевание сопровождается отмиранием клеток, из которых состоит головной мозг, провоцируя, как говорят врачи, серьезные последствия. В частности, у больных наблюдается нарушение когнитивных способностей, к которым относятся речь, пространственная ориентация, понимание, логическое мышление, умение вычислять и обучаться. Болезнь вызывает и расстройства неврологического характера.

Болезнь у обвиняемого обострилась в начале этого года — тогда молодой человек окончательно поссорился со своими родителями и забросил колледж, где учился на программиста. Возможно, из-за болезненного состояния он назвал себя Богом и решил совершить массовое убийство «биомусора» в гимназии, которую окончил ранее.

Насколько это предположение соответствует истине, теперь должны установить эксперты. Как сообщила официальный представитель СКР Светлана Петренко, по уголовному делу назначено более 30 судебных экспертиз, в том числе физико-химические, баллистические, молекулярно-генетические, взрывотехнические, судебно-медицинские. Для определения психического здоровья фигуранта в рамках уголовного дела будет проведена психолого-психиатрическая экспертиза.

При этом сегодня в суде, который арестовал Галявиева на два месяца, он заявил, что не имеет тяжких заболеваний.

Николай Сергеев

Опухоли головного и спинного мозга у детей и подростков

Жизнь после опухолей головного и спинного мозга

Влияние опухоли головного мозга на качество жизни ребенка сильно различается. У некоторых пациентов влияние болезни на состояние здоровья и жизнедеятельность проявляется после болезни минимально; у других могут быть долгосрочные проблемы физического, когнитивного и эмоционального характера.

Иногда проблемы являются результатом повреждения головного мозга, вызванного самой опухолью и/или хирургическим вмешательством. Другие изменения могут быть связаны с долгосрочными или отдаленными последствиями химиотерапии и/или лучевой терапии.

Реабилитационная и поддерживающая терапия

Реабилитация помогает в решении временных или постоянных проблем с физическими функциями после перенесенной опухоли головного мозга. Такая терапия может включать в себя физиотерапию, эрготерапию, речевую терапию, поддержку органов зрения и применение слуховых аппаратов.

При лечении опухолей головного мозга необходимо следить за физическим состоянием пациента и обращать внимание на появление изменений или проблем:

Функциональный статус: мышечная слабость, равновесие, координация
Когнитивные функции: мышление, обучение, память, внимание, обработка информации
Поведение, эмоции и социальные функции
Проблемы с речью, слухом и зрением
Судороги
Гормональные и эндокринные функции

В решении эмоциональных и социальных проблем, а также проблем развития и обучения могут помочь службы психологической помощи. После лечения опухоли головного мозга часто необходима дополнительная поддержка для возвращения в школу. Оценка нейропсихологического состояния до и после лечения может помочь членам семьи определить задачи обучения. Специалисты клиники могут помочь родителям в планировании сдачи экзаменов и посещения учебных занятий.

Навыки здорового образа жизни

Простые здоровые привычки помогут поддержать здоровье мозга и улучшить общее самочувствие.

Здоровое питание
Физическая активность
Достаточная продолжительность сна
Снятие стресса

Отдаленные последствия терапии

Для поддержания общего здоровья и профилактики заболеваний всем людям, перенесшим онкозаболевания, необходимо придерживаться здорового образа жизни и режима питания и проходить регулярные осмотры у врача-терапевта. Пациенты, в детстве перенесшие онкозаболевание и прошедшие курс системной химиотерапии и/или лучевой терапии, должны проходить обследования на наличие острых и отдаленных последствий терапии.

Нейросеть обучили считывать картинки из мозга человека

Новостной редактор TechFusion.ru

Японские ученые обучили искусственный интеллект воссоздавать картинки из мозговой активности людей, которые на них смотрят в данный момент. В числе воссозданного нейросетью есть буквы, геометрические фигуры и даже реальные объемные объекты

Идея обучить искусственный интеллект считывать данные из мозга человека давно интересует ученых. Например, управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США тестирует имплант, контролирующий и даже корректирующий работу мозга человека. А сотрудники Института математических проблем биологии РАН создали нейросеть, которая управляет своим «взглядом» и изучает картинки практически так же, как это делают органы зрения и мозг человека.

Исследователи из США пошли еще дальше и обучили нейросеть различать «мысли» человека, анализируя работу мозга и сопоставляя ее с определенными образами. В ходе тестирования нейросеть смогла точно определить, что в данный момент видит человек.

Все исследования, направленные на обучение ИИ «телепатии», используют метод расшифровки паттернов активности головного мозга. Для этой цели анализируются данные, полученные с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Они позволяют визуализировать мозговую активность достаточно точно. Как, например, это реализовано в нейроинтерфейсе для водителя компании Nissan, который позволит человеку напрямую взаимодействовать с автомобилем или в устройстве MindBeagle, которое помогает вернуть возможность общаться парализованным людям с апаллическим синдромом.

Группа исследователей Киотского университета представила новый алгоритм, способный считывать картинки из мозга человека. Японские ученые методами глубокого обучения научили нейросеть, способную воссоздать из мозговой активности буквы, графические фигуры и объемные объекты.

Алгоритм работы нейросети. Иллюстрация: biorxiv. org.

Нейросеть работает с помощью декодера паттернов изображения в мозговой активности. Обучение искусственного интеллекта проходило стандартным способом анализа парных изображений осматриваемого объекта и мозговой активности. Алгоритм может работать в паре с глубокой генеративной нейросетью, которая отвечает за сходство воссозданного и изначального изображений.

Материалы исследования были опубликованы в статье Deep image reconstruction from human brain activity на bioRxiv. По заявлениям ученых, несмотря на то, что воссозданные изображения не являются точными, эффективность нейросети была оценена в диапазоне 76,1% – 79,7% системой попиксельной корреляции исходного и полученного изображений. При этом оценка эффективности нейросети человеком оказалась в диапазоне 96,5% – 99,1%.

Фото на обложке: pixabay. com

Похожее

Нейронные корреляты эпизодического кодирования изображений и слов

Реферат

Поразительной характеристикой человеческой памяти является то, что изображения запоминаются лучше, чем слова. Мы исследовали нейронные корреляты памяти на изображения и слова в контексте кодирования эпизодической памяти, чтобы определить специфические для материала различия в паттернах активности мозга. Для этого мы использовали позитронно-эмиссионную томографию для картирования областей мозга, активных при кодировании слов и изображений объектов.Кодирование проводилось с использованием трех различных стратегий для изучения возможных взаимосвязей между специфичностью материала и типами обработки. Кодирование изображений приводило к большей активности билатеральной зрительной и медиальной височной коры по сравнению с кодированием слов, тогда как кодирование слов было связано с повышенной активностью префронтальной и височно-теменной областей, связанных с языковой функцией. Каждая стратегия кодирования характеризовалась особым паттерном активности, но эти паттерны были в основном одинаковыми для изображений и слов.Таким образом, лучшая общая память на изображения может быть опосредована более эффективным и автоматическим задействованием областей, важных для зрительной памяти, включая медиальную височную кору, тогда как механизмы, лежащие в основе конкретных стратегий кодирования, по-видимому, действуют одинаково на изображения и слова.

Люди обладают замечательной способностью запоминать картинки. Несколько десятилетий назад было показано, что люди могут запомнить более 2000 изображений с точностью не менее 90% в тестах на распознавание в течение нескольких дней, даже при коротком времени предъявления во время обучения (1).Эта превосходная память на изображения неизменно превосходит нашу способность запоминать слова (2, 3). Кроме того, различные манипуляции, влияющие на производительность памяти, по-разному влияют на изображения и слова. Одной из таких манипуляций являются уровни эффекта обработки, что является преимуществом для последующего извлечения более сложной или семантической обработки стимулов во время кодирования (4, 5). Эффект этого уровня больше для слов, чем для картинок, из-за лучшей памяти изображений даже после неглубокого или несемантического кодирования (6).Одна из теорий механизма, лежащего в основе превосходной памяти изображений, заключается в том, что изображения автоматически включают множественные представления и ассоциации с другими знаниями о мире, тем самым способствуя более сложному кодированию, чем это происходит со словами (2, 5, 7). Эта теория подразумевает, что существуют качественные различия между способами обработки слов и изображений во время памяти.

С точки зрения эволюции способность запоминать различные аспекты визуальной среды должна быть жизненно важной для выживания, поэтому неудивительно, что память на изобразительный материал развита особенно хорошо.Однако мозговые механизмы, лежащие в основе этого явления, изучены недостаточно. Эксперименты по нейровизуализации с использованием вербальных или невербальных материалов в качестве стимулов показали, что существуют различия в областях мозга, участвующих в обработке этих двух видов стимулов. Например, предыдущие эксперименты по нейровизуализации показали медиально-височную активацию при кодировании лиц и других невербальных визуальных стимулов (8–13), но не всегда во время кодирования слов (14–16). И наоборот, активация медиальных височных областей была обнаружена при воспроизведении слов (17, 18), но не всегда при воспроизведении невербального материала (10, 11, 19, 20).Сравнение припоминания слов и изображений не выявило различий между ними, но поскольку требовалось также припоминание имени, соответствующего изображению, различия между двумя состояниями могли быть уменьшены (21). Эти результаты свидетельствуют о различиях между функциональной нейроанатомией словесной и графической памяти, но прямых сравнений недостаточно. Мы исследовали нейронные корреляты памяти на изображения и слова в контексте кодирования памяти, чтобы определить, можно ли идентифицировать специфические для материала мозговые сети для памяти.Кроме того, кодирование проводилось в соответствии с тремя различными наборами инструкций, чтобы увидеть, является ли специфичность материала общим свойством памяти или зависит от того, как материал обрабатывается.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В эксперименте приняли участие двенадцать молодых правшей (шесть мужчин, шесть женщин, средний возраст ± SD = 23,0 ± 3,5 года). Еще 12 испытуемых участвовали в пилотном эксперименте, и их данные были включены в поведенческий анализ.Стимулы, использованные в эксперименте, представляли собой конкретные, часто встречающиеся слова или штриховые рисунки знакомых объектов (22). Все стимулы предъявлялись на мониторе компьютера черным цветом на белом фоне. Было три задачи кодирования как для слов, так и для картинок, требующих трех списков картинок и трех списков слов. Все списки были сопоставлены по частоте слов, длине слова, знакомству и сложности изображения независимо от того, был ли список представлен в виде слов или изображений. Для двух условий кодирования испытуемых проинструктировали принять определенные решения о стимулах, но не просили их запомнить в явном виде; поэтому память на предметы, представленные в этих условиях, была случайной. Одно случайное условие включало не семантическую или неглубокую обработку стимулов (размер изображения или регистр букв), а другое требовало семантической или глубокой обработки стимулов (решение о живом/неживом). Эти два условия были выбраны потому, что предыдущая работа показала, что информация, которая была обработана при глубоком кодировании, т. е. с большей проработкой или путем связывания ее с помощью семантических ассоциаций с другими знаниями, запоминается лучше, чем информация, обработанная поверхностным образом, т. е.г., на чисто перцептивной основе (4, 5). Во время третьего условия, преднамеренного обучения, испытуемых просили запомнить картинки или слова, и им сказали, что они будут проверены по этим пунктам. После сканирования испытуемые выполняли две задачи памяти распознавания: одну для стимулов, закодированных как слова, и одну для стимулов, закодированных как изображения. Эти задания состояли из 10 целей для каждого из трех условий кодирования слов или изображений и 30 отвлекающих факторов (т. е. всего 60 элементов). Все стимулы в задачах распознавания были представлены в виде слов, независимо от того, были ли они первоначально представлены в виде слов или изображений, чтобы предотвратить эффект потолка для распознавания изображений.

Шесть сканирований позитронно-эмиссионной томографии с инъекциями 40 мКи H ₂ ¹⁵ O каждое с интервалом в 11 минут были выполнены для всех испытуемых, пока они кодировали стимулы, описанные выше. Сканирование выполнено на томографе GEMS PC2048-15B, который имеет восстановленное разрешение 6,5 мм как в поперечной, так и в аксиальной плоскостях. Этот томограф позволяет одновременно получать 15 плоскостей, разделенных расстоянием 6,5 мм (от центра к центру). Данные об эмиссии были скорректированы на затухание с помощью сканирования передачи, полученного на тех же уровнях, что и сканирование излучения.Движение головы во время сканирования было сведено к минимуму за счет использования термопластичной маски, которая была прилеплена к голове каждого субъекта и прикреплена к платформе сканера. Каждое задание начиналось за 20 с до введения изотопа и продолжалось в течение 1-минутного периода сканирования.

Для шести сканирований три списка были сопоставлены трем условиям кодирования уравновешенным образом, и порядок условий также был уравновешен по субъектам. Во время всех сканирований испытуемые нажимали кнопку правым указательным или средним пальцем, чтобы либо показать свое решение о стимуле, либо, во время намеренного обучения, просто дать двигательный ответ.

Поведенческие данные были проанализированы с использованием повторных измерений ANOVA с типом стимула и условием кодирования в качестве повторных измерений. Снимки позитронно-эмиссионной томографии были зарегистрированы с использованием воздуха (23) и пространственно нормализованы (к системе координат атласа Талайраха и Турну, ссылка 24) и сглажены (до 10 мм) с использованием SPM95 (25). Отношения регионального мозгового кровотока (rCBF) к общему мозговому кровотоку (CBF) в рамках каждого сканирования для каждого субъекта были рассчитаны и проанализированы с использованием частичного метода наименьших квадратов (PLS) (26) для выявления пространственно распределенных паттернов мозговой активности, связанных с различными условия задачи. PLS — это многофакторный анализ, который работает с ковариацией между вокселами мозга и планом эксперимента для определения нового набора переменных (так называемых скрытых переменных или LV), которые оптимально связывают два набора измерений. Мы использовали PLS для анализа ковариации значений вокселей мозга с кодированием ортонормированных контрастов для экспериментального плана. Результатом являются наборы взаимно независимых паттернов пространственной активности, изображающих области мозга, которые в целом демонстрируют наиболее сильную связь с (т.е., ковариантны с) контрастами. Эти паттерны отображаются в виде единичных изображений (рис. 1), которые показывают области мозга, которые коррелируют с контрастом или контрастами, которые вносят вклад в каждый ЛЖ. Каждый воксель мозга имеет вес, известный как значимость, который пропорционален этим ковариациям, и умножение значения rCBF в каждом вокселе мозга для каждого субъекта на значимость для этого вокселя и суммирование всех вокселей дает оценку для каждого субъекта на данный ЛВ. Значимость каждого LV в целом определялась с помощью перестановочного теста (26, 27).В этом эксперименте было идентифицировано пять LV, все из которых были значимы по тесту перестановки ( P <0,001). Первые три LV идентифицировали области мозга, связанные с основными эффектами типа стимула и условия кодирования, а четвертый и пятый LV идентифицировали взаимодействие между типом стимула и условием кодирования. Поскольку значимость получается на одном аналитическом шаге, не требуется никаких поправок для множественных сравнений, как это делается для одномерного анализа изображений.

Рисунок 1

Воксели, показанные в цвете, лучше всего характеризуют паттерны активности, идентифицированные LV 1–3 из анализа PLS (см. Материалы и методы ).Области отображаются на стандартном магнитно-резонансном изображении от -28 мм до +48 мм относительно линии передней-задней комиссуры (AC-PC) (с шагом 4 мм). Цифры, показанные слева, указывают уровень в мм

В дополнение к тесту перестановки вторым и независимым шагом в анализе PLS является определение стабильности значимости для вокселов мозга, характеризующих каждый паттерн, идентифицированный LV. Для этого все значимости подвергались начальной оценке стандартных ошибок (28, 29).Эта оценка включает случайную повторную выборку субъектов с заменой и вычисление стандартной ошибки значимости после достаточного количества бутстрап-выборок. Пиковые воксели с отношением заметности/SE ≥ 2,0 считались стабильными. Локальные максимумы для областей мозга со стабильной значимостью на каждом LV были определены как воксел с отношением заметности/SE выше, чем у любого другого вокселя в 2-сантиметровом кубе с центром в этом вокселе. Расположение этих максимумов сообщается с точки зрения области мозга или извилины и области Бродмана (BA), как определено в атласе Talairach и Tournoux.Выбранные локальные максимумы показаны в таблицах 2 и 3 с результатами соответствующих контрастов от SPM95 (т. е. основных эффектов и взаимодействий) в качестве сравнения. Одномерные тесты были выполнены для выбранных максимумов в качестве дополнения к анализу PLS, чтобы помочь в интерпретации эффектов взаимодействия, а не в качестве теста значимости. Выводной компонент нашего анализа исходит из теста перестановки и надежности, оцениваемой с помощью бутстреп-оценок.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Изображения в целом запоминались лучше, чем слова (таблица 1), и как семантическая обработка, так и преднамеренное обучение приводили к лучшему распознаванию, чем несемантическое кодирование.Кроме того, имело место значительное влияние типа стимула и стратегии кодирования на эффективность распознавания, вызванное большей разницей между памятью на изображения и слова во время несемантического состояния.

Таблица 1

Показатели распознавания для изображений и слов, содержащих наибольшее количество изображений в каждой строке относительно строки AC-PC. Правая сторона изображения представляет правую сторону мозга. ( A ) Области мозга с повышенным rCBF при кодировании картинок показаны желтым и красным цветом, а области с повышенной активностью при кодировании слов показаны синим цветом (LV1).( B ) Области мозга с повышенным rCBF во время семантического кодирования по сравнению с двумя другими состояниями (LV2) показаны красным. ( C ) Области мозга с повышенным rCBF во время преднамеренного обучения по сравнению с двумя другими состояниями (LV3) показаны красным. Выбранные максимумы из этих областей показаны в таблице 2.

Были идентифицированы три паттерна активности rCBF, преимущественно связанные с основными эффектами типа стимула и условий кодирования. Один паттерн отличал кодирование изображений от кодирования слов, другой характеризовал семантическое кодирование от несемантической обработки и намеренного обучения, а третий отделял намеренное обучение от двух других условий.При кодировании изображений активация была большей, чем при словах, в обширной области билатеральной вентральной и дорсальной экстрастриарной коры, а также в билатеральной медиальной височной коре, особенно в вентральной части (рис. 1-А и табл. 2). В обеих этих областях увеличение rCBF было более обширным в правом полушарии. В экстрастриарной коре rCBF увеличивался во время кодирования изображений по сравнению с кодированием слов одинаково во всех трех условиях стратегии кодирования, тогда как в медиальной височной коре это специфичное для стимула различие было больше в условиях несемантической обработки (рис. 2 A и C ). С другой стороны, кодирование слов было связано с более высоким rCBF при всех состояниях в двусторонней префронтальной коре и передних отделах средней височной коры (рис. 1 A и таблица 2). В отличие от увеличения rCBF во время кодирования изображений, увеличение префронтальной и височной коры во время кодирования слов было более значительным в левом полушарии. Повышение rCBF также было обнаружено в левой теменной коре при кодировании слов.

Таблица 2

Отдельные области коры с дифференциальной активностью при кодировании: основные эффекты

фигура 2

Отношение rCBF к общему мозговому CBF в областях мозга, которые показали взаимодействие между типом стимула и условием кодирования. Медиальные височные области от LV1 ( A и C , координаты указаны в скобках) показали больший rCBF во время кодирования изображения по сравнению с кодированием слова ( P <0,001 для правого полушария и P <0. 02 слева). Эти области также имели взаимодействие условие × стимул по одномерному тесту (оба P <0,05), что указывает на большую разницу между изображениями и словами в несемантических условиях. B и D показывают медиальные височные области от LV4, которые показали взаимодействие стимул × кодирование, включающее несемантические и намеренные условия обучения (одномерное взаимодействие для правого полушария P = 0,02; левого полушария P = 0.07). E и F показывают области из LV5 со стимулом × кодирующим взаимодействием, включающим несемантические и семантические условия (одномерное взаимодействие для левой моторной области, P = 0,01; взаимодействие для левой орбитофронтальной области, P = 0,006). Дополнительные регионы с взаимодействиями «стимул × кодирование» показаны в таблице 3. nonsem, несемантическое кодирование; сем, семантическое кодирование; учиться, намеренное обучение.

Области мозга с повышенной активностью в состоянии семантического кодирования по сравнению с двумя другими состояниями находились в основном в левом полушарии. Эти области включали вентральную и дорсальную части медиальной префронтальной коры, а также область, которая включала как медиальную височную область, так и заднюю часть островка (рис. 1 B и табл. 2). Семантическое кодирование также приводило к увеличению rCBF в билатеральной задней экстрастриарной коре. Этот паттерн увеличения rCBF при семантическом кодировании был обнаружен как для изображений, так и для слов. Увеличение rCBF во время преднамеренного обучения по сравнению с обоими случайными условиями кодирования также наблюдалось в левой префронтальной коре, но в левой вентролатеральной префронтальной коре, в отличие от медиальной и передней областей, активируемых во время семантического кодирования (рис.1 C и Таблицу 2). Кроме того, увеличение rCBF было обнаружено в левой премоторной коре и хвостатом ядре, а также в билатеральной вентральной экстрастриарной коре во время преднамеренного обучения. Как и в случае с семантическим кодированием, паттерн rCBF, наблюдаемый в этих областях во время преднамеренного обучения, характеризовал как изображения, так и слова.

Было несколько областей мозга, которые показали взаимодействие между типом стимула и условием кодирования (Таблица 3), особенно медиальные височные области.В дополнение к различиям, уже отмеченным в этих областях во время несемантического кодирования, была еще одна область в правой медиальной височной коре, которая показала взаимодействие, включающее несемантические и намеренные условия обучения (идентифицированные на LV4). Это взаимодействие было вызвано устойчивой активностью в этой области в условиях кодирования изображений со снижением активности во время преднамеренного заучивания слов по сравнению с несемантическими условиями (рис. 2 B ). Также была область в левой медиальной височной коре, которая показала противоположное взаимодействие, заключающееся в большем увеличении активности при обучении слов по сравнению с несемантическим состоянием (рис.2 Д ). Наконец, имело место взаимодействие в левой моторной коре (идентифицированное на LV5), вызванное повышением активности в семантическом состоянии для изображений по сравнению с несемантическим состоянием, с противоположной картиной для слов (рис. 2 E ). Наоборот, при семантическом кодировании в левой орбитофронтальной коре наблюдалось повышение активности, но только для слов (рис. 2 F ).

Таблица 3

Отдельные области коры с дифференциальной активностью во время кодирования: взаимодействия

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты этого эксперимента отвечают на три вопроса о нейробиологии памяти, первый из которых заключается в том, почему изображения запоминаются лучше, чем слова.Поведенческие результаты показали общую разницу в точности распознавания между изображениями и словами, которая была наибольшей для тех элементов, которые были обработаны с помощью несемантического кодирования. Активность мозга измеряет выявленные области, которые демонстрировали общую картину различий между изображениями и словами, а также области, которые имели различия в основном во время несемантической обработки. Увеличение rCBF в условиях кодирования изображения было обнаружено в билатеральной экстрастриарной и вентральной медиальной височной коре. Экстрастриарная кора активируется во время зрительного восприятия как вербального, так и невербального материала (30–33) и, возможно, была более активна во время кодирования изображений, поскольку изображения, хотя и были простыми штриховыми рисунками, вероятно, были визуально более сложными, чем слова. Это различие в зрительных характеристиках могло повлиять и на медиально-височную активность. С другой стороны, из экспериментов с повреждениями давно известно, что медиальная височная кора важна для эпизодической памяти (34–38) и может быть особенно важна для кодирования новой информации (39).Более высокая активность медиальной височной коры во время кодирования изображений по сравнению со словами предполагает, что изображения более непосредственно или эффективно задействуют эти области мозга, связанные с памятью, что приводит к лучшему запоминанию этих элементов. Этот эффект может быть частично связан с отличительностью или новизной, которые, как было показано, активируют медиальную височную кору (13), учитывая, что изображения, даже если они были знакомыми объектами, могут быть более новыми, чем знакомые слова. Кроме того, поскольку лучшая память на изображения и активация медиальной височной коры были более очевидны в условиях несемантического кодирования, вовлечение сетей памяти изображениями может быть автоматическим и приводить к более устойчивым следам памяти (40).Следовательно, этот тип информации, по-видимому, лучше представлен и более доступен для поисковых механизмов, независимо от предполагаемой задачи кодирования. Слова, с другой стороны, активируют области левого полушария, которые, как ранее было показано, участвуют в языковых задачах, включая левую лобную, височную и теменную области (30, 41, 42). Этот результат подразумевает, что кодирование слов в первую очередь задействует распределенную систему областей, участвующих в лингвистической обработке, которая в меньшей степени способна поддерживать последующее извлечение из эпизодической памяти.Следует также отметить, что в дополнение к любым преимуществам, предоставляемым изображениям во время начальной обработки, специфичность материала также может быть обнаружена во время поиска. То есть в реальных ситуациях отчасти причина превосходной памяти изображений, вероятно, вызвана спецификой соответствия между внутренними представлениями изображения и самим изображением, когда оно повторно встречается и распознается.

Второй вопрос заключается в том, приводят ли разные стратегии кодирования к участию разных областей мозга.Производительность в тестах на распознавание показала практически эквивалентную память на изображения и слова после семантической обработки или преднамеренного обучения. Однако паттерны мозговой активности в этих двух состояниях были совершенно разными, показывая дифференциальную активность прежде всего в префронтальной и экстрастриарной коре. Предыдущие эксперименты с нейровизуализацией показали активацию левой префронтальной области как во время семантической обработки, так и во время преднамеренного обучения, которая отличается от активации правой префронтальной области во время извлечения памяти, что приводит к развитию HERA, или полушарной модели асимметрии кодирования/восстановления (43, 44). В нашем эксперименте семантическая обработка сопровождалась повышенной активностью в вентромедиальной и дорсомедиальной областях левой префронтальной коры, которые проявляли повышенную активность во время семантической или языковой обработки в других экспериментах (45–49). Преднамеренное обучение показало увеличение rCBF в различных частях левой префронтальной коры, в первую очередь в вентролатеральных областях, которые ранее отмечались как активные во время намеренного обучения (15, 16) и эпизодического воспроизведения (13, 50). Таким образом, хотя и семантическая обработка, и преднамеренное обучение, несомненно, включают в себя своего рода уточняющую обработку, которая преимущественно задействует левую префронтальную кору, наши результаты показывают, что существует диссоциация между частями левой префронтальной коры, которые участвуют в этих двух стратегиях.Экстрастриарная кора также проявляла различную активность при семантическом и интенциональном кодировании. Семантическое кодирование активировало задние экстрастриарные области, подобные областям, активируемым во время молчаливого называния стимулов, подобных используемым здесь (51). Напротив, преднамеренное обучение активировало больше вентральных частей экстрастриарной коры, аналогично исследованию, в котором сообщалось об активации левой вентральной затылочно-височной коры во время преднамеренного изучения лиц (10). Таким образом, в настоящее время имеются сходящиеся данные, подтверждающие дифференциальную реакцию как префронтальной, так и экстрастриарной коры во время кодирования, в зависимости от используемой конкретной стратегии кодирования.Это открытие вместе с поведенческими данными показывает, что разные механизмы мозга, лежащие в основе разных стратегий кодирования, могут обеспечивать одинаково эффективную поддержку обработки памяти.

Последний вопрос, решаемый в этом эксперименте, заключается в том, существует ли взаимодействие между типом кодируемого стимула и стратегией, используемой для кодирования, т. е. активны ли области мозга при различных условиях кодирования одинаковыми или разными для изображений и слов? Поведенческие результаты показывают четкое взаимодействие в том смысле, что различия в производительности самые большие во время несемантической обработки. Паттерны мозговой активности в некоторой степени демонстрируют это взаимодействие, потому что существуют вентральные медиальные височные области, где разница rCBF также является самой большой во время несемантического состояния (обсуждалось выше). Однако во время семантического кодирования и преднамеренного обучения во многих областях мозга наблюдаются сходные связанные с кодированием изменения в активности изображений и слов, что указывает на то, что в этих областях эти два механизма кодирования могут работать одинаково, независимо от характера поступающей информации. стимул.Этот паттерн активности мозга отражается в результатах распознавания, сходных для картинок и слов при семантическом кодировании и преднамеренном обучении. Тем не менее, узоры не идентичны. Активность медиальной височной коры оказывается особенно чувствительной как к типу стимула, так и к условиям кодирования. Правое полушарие демонстрировало устойчивую активность для изображений и более изменчивую активность для слов (в зависимости от условий кодирования), тогда как левое полушарие имело повышенную активность с более глубокой обработкой слов и более вариабельным паттерном кодирования изображений. Эта асимметрия согласуется с отчетами о дифференциальном влиянии поражений правого и левого полушарий в медиальной височной коре на невербальную и вербальную память соответственно (например, ссылки 52 и 53). Это также согласуется с активацией левых медиальных височных структур во время семантического кодирования слов (14, 54) или извлечением семантически закодированных слов (17) и активацией правой медиальной височной коры во время кодирования лиц (10). Кроме того, хотя левая медиальная префронтальная кора активна при семантической обработке как изображений, так и слов, вентральная часть этой области в большей степени задействована при кодировании слов.Этот вывод подтверждает другие исследования, в которых сообщается об участии левой вентральной префронтальной коры в обработке речи (42) и вербальном воспроизведении (50).

Наша способность запоминать изображения лучше, чем слова, особенно в ситуациях, которые не обеспечивают адекватной поддержки для последующего воспроизведения, таким образом, по-видимому, опосредована медиальной височной и экстрастриарной корой, которые имеют прочные взаимосвязи друг с другом (55, 56). Неясно, какую именно пользу эта активация областей зрительной памяти дает изображениям.Упомянутая выше теория предполагает, что изображения вызывают более сложное или ассоциативное кодирование, чем слова. Если предположить, что этот процесс создания ассоциаций в определенном контексте осуществляется медиальной височной корой (57, 58), то наши результаты подтверждают эту гипотезу. Независимо от конкретного механизма, наши результаты показывают, какие области мозга могут иметь решающее значение для превосходной памяти изображений, и дают направление для будущих исследований того, какой аспект изображений необходим и достаточен для преимущественного участия этих областей, связанных с памятью.

Благодарности

Мы благодарим сотрудников ПЭТ-центра Института психиатрии Кларка за их техническую помощь в проведении этого эксперимента. Эта работа была поддержана грантом Фонда психического здоровья Онтарио.

СОКРАЩЕНИЯ

rCBF,: регионарный мозговой кровоток;
CBF,: мозговой кровоток;
PLS,: частичный метод наименьших квадратов;
LV,: латентная переменная

highwire.org/Journal» hwp:start=»1997-08-15″> Поступила в редакцию 15 августа 1997 г.
Принято 8 декабря 1997 г.

Авторские права © Национальная академия наук, 1998 г.

Исследователи QBI создают прекрасные изображения в процессе изучения мозга. Вот лишь некоторые из них.
Найдите больше изображений на нашей странице в Instagram @qldbraininstitute
Цветущие аксоны: это изображение получено из гиппокампа, области мозга, важной для обучения и памяти. Изображение Iris Wang

По мере роста нейронов в культуре они образуют обширные сети и устанавливают связи друг с другом. Нейрон, показанный здесь, был инкубирован с белком, показанным розовым цветом, который связывается с этими синаптическими областями. Изображение Каллисты Харпер .

Актиновый цитоскелет в нейросекреторных клетках претерпевает резкую трансформацию после стимуляции. На изображении показана трехмерная реконструкция базальной кортикальной актиновой сети.Изображение было получено через шесть минут после стимуляции Ba ²⁺ , вызывающей секрецию. В ответ актиновая сеть коры подвергается ремоделированию. Кольца актомиозина II, видимые в левом нижнем углу клеточной формы, помогают восстанавливать секреторные везикулы , слившиеся с плазматической мембраной. Изображение Andreas Papadopulos, Meunier lab

Частью основной миссии QBI является понимание фундаментальных процессов мозга. Для этого мы часто обращаемся к простой аскариде ( C.Элеганс ). Этот червь едва достигает 1 мм во взрослом состоянии и имеет ровно 302 нейрона. Эта простая система значительно упрощает изучение нейронов. Двигательные нейроны C. elegans иннервируют все тело червя, поэтому при визуализации с помощью флуоресцентных белков они показывают профиль животного, который удобно прописан QBI! Изображение Ника Валмаса.

Это гистологический срез гиппокампа с телами клеток, окрашенными в синий цвет. Мембраны нейронов отмечены красным цветом, а активные пресинаптические бутоны и ядра клеток — зеленым. Изображение Родриго Суареса.

Наш мозг — удивительная машина, и у разных людей он сильно различается. Вот сканирование мозга 15 студентов университета, показывающее сходство и различие в форме и складках. Изображение Веронкии Халаш, бывшей ученицы лаборатории Каннингтона, которая изучает, как мозг обрабатывает внимание и предсказывает действия.

Аксоны (нейронный кабель) от гиппокампа тонко разделены (показаны синими дорожками) и помечены разноцветными токсинами (показаны зеленым и красным). Изображение доктора Ирис Ван в лаборатории Анггоно, которая изучает нейронную пластичность и то, как рецепторы глутамата контролируются при взаимодействии между нейронами.

Эта трехслойная проекция ганглиозной клетки в сетчатке глаза показывает, что каждая из ветвей нейрона (дендритов) имеет цветовую кодировку в соответствии с их глубиной в сетчатке. (Красный>Зеленый>Синий). Недавнее исследование профессора Уильямса показало, что дендриты — это не просто пассивные структуры для передачи сигналов, но и неотъемлемая часть обработки информации о движущемся свете. Изображение Бена Сивьера.

Нейроны прекрасны! Клетки в первой зрительной доле (ламине) креветок-богомолов передают информацию во вторую (мозговую часть) зрительную долю. В то время как люди видят в 3 каналах, креветки-богомолы используют как минимум 12, включая УФ и поляризованный свет! У них самая известная сложная зрительная система среди всех животных в мире.Изображение Ханны Тоен из лаборатории Маршалла, которая занимается нейрофизиологией зрения.

Одноплоскостное изображение нейросферы, шара клеток, выращенных из одной стволовой клетки. Глиальные клетки (оранжевые) и клеточные ядра (фиолетовые) мигрировали из центра сферы. Случайный нейрон (цвет морской волны) также покинул черный центр сферы. Изображение: Шанель Тейлор .

Это изображение, похожее на вихрь, является изображением борьбы, которую переживают клетки мозга.Клетки с каждой стороны мозга должны пройти долгий путь через сложную срединную среду, чтобы установить связи.
Изображение Лоры Морком.

Два нейрона переплетаются, образуя связи и обеспечивая взаимную поддержку роста в этом прекрасном эфирном образе. Надя Камминс.

Там, где искусство встречается с наукой. Лес нейронов. Корковые (мозговые) нейроны окрашены и увеличены в 20 раз. Изображение Шанель Тейлор.

На этом изображении показано направление полета и форма крыльев обыкновенного волнистого попугайчика при полете через просвет. Птицы «осознают тело» и могут летать сквозь густую листву с высокой точностью. Исследования, проведенные в лаборатории Шринивасан, показывают, что волнистые попугайчики пролетают через отверстия шире, чем размах их крыльев, не меняя положения крыльев, но они закрывают крылья, когда отверстие становится уже (слева). Изображение Хонга Во и Инго Шиффнера.

Это потрясающее изображение является моментальным снимком живого отслеживания мутантного белка петли Munc18-1, который был причастен к возникновению младенческой эпилепсии и других нейродегенеративных заболеваний. Лаборатория Менье изучает некоторые из мельчайших частей тела — белки на уровне одной молекулы — для отслеживания молекулярных процессов нервных клеток и того, как они передают сообщения. Изображение Рави Киран Касула.

Вы загипнотизированы? Это изображение представляет собой простую стилизованную модель, показывающую расположение зрительной коры головного мозга .Изображение Дж. Ханта.

Эта красивая клетка в форме звезды является астроцитом. Они важны для вашей нервной системы, поскольку они поддерживают рабочую среду ваших нейронов. Изображение Даны Брэдфорд.

Изображение мозга рыбки данио. Это композиция из более чем 5000 изображений (30 ГБ), на которой показаны нейроны на разных глубинах мозга, показанные разными цветами. Изображение Люка Хаммонда

Reaching out: потрясающее изображение ганглия заднего корешка, выращенного в трехмерной коллагеновой матрице.Ганглий задних корешков представляет собой скопление тел нервных клеток в спинном мозге. Изображение Зака Пуджика.

Гром и молния: клетки (синие) в мозге общаются через аксоны, которые имеют общие проводящие пути, похожие на грозовые облака (желтые). Эти аксоны проецируются на большие расстояния, образуя электрические синапсы, соединяющие дистальные области тела. Изображение Роба Салливана

Дифференцированная нейросфера, показанная четырьмя цветами.Нейросферы — это скопления клеток, которые формируются из одной стволовой клетки — они дают ученым метод исследования нейронных предшественников в лаборатории. Изображение: Шанель Тейлор

Фантастические строения будоражат наше фантастическое воображение. Это культивированные корковые нейроны, флуоресцентно помеченные для визуализации ГАМКергических ингибирующих клеток (зеленые), потенциалзависимые кальциевые каналы L-типа (красные) и клеточные ядра (синие), которые расположены по схеме, напоминающей длинноногих «слонов» Дали. Изображение Хелен Гуч.

Ядра в головном мозге имеют различную форму, размеры и строение. Они организованы в слои и узоры, которые определяют мотивы в ткани, напоминающие произведения искусства. Изображение Дж. Гонсалеса.

Магнитно-резонансная томография (МРТ): головного мозга (для родителей)
Что это такое
Магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга — это безопасное и безболезненное исследование, в котором используется магнитное поле и радиоволны для получения подробных изображений головного мозга и его ствола. МРТ отличается от компьютерной томографии (также называемой компьютерной томографией или компьютерной аксиальной томографией), поскольку в ней не используется радиация.
МРТ-сканер состоит из большого магнита в форме пончика, который часто имеет туннель в центре. Пациентов укладывают на стол, который скользит в туннель. В некоторых центрах есть открытые аппараты МРТ с большими отверстиями, которые помогают пациентам с клаустрофобией. Аппараты МРТ находятся в больницах и радиологических центрах.
Во время экзамена радиоволны манипулируют магнитным положением атомов тела, которые улавливаются мощной антенной и отправляются на компьютер.Компьютер выполняет миллионы вычислений, в результате чего получаются четкие черно-белые изображения тела в поперечном сечении. Эти изображения могут быть преобразованы в трехмерные (3-D) изображения сканируемой области. Это помогает выявить проблемы в головном мозге и стволе мозга, когда сканирование фокусируется на этих областях.
Почему это сделано
МРТ может обнаружить различные состояния головного мозга, такие как кисты, опухоли, кровотечения, отеки, аномалии развития и структуры, инфекции, воспалительные состояния или проблемы с кровеносными сосудами. Он может определить, работает ли шунт, и обнаружить повреждение головного мозга, вызванное травмой или инсультом.
МРТ головного мозга может быть полезна при оценке таких проблем, как постоянные головные боли, головокружение, слабость и нечеткость зрения или судороги, а также может помочь выявить некоторые хронические заболевания нервной системы, такие как рассеянный склероз.
В некоторых случаях МРТ может обеспечить четкое изображение частей мозга, которые невозможно увидеть с помощью рентгена, компьютерной томографии или УЗИ, что делает его особенно ценным для диагностики проблем с гипофизом и стволом мозга.
р
Подготовка
Во многих случаях МРТ головного мозга не требует специальной подготовки. Однако техник попросит вашего ребенка убрать все предметы, содержащие металл (например, очки и украшения), потому что они могут оставить яркое или пустое пятно на диагностической пленке. Вам также будут задавать вопросы, чтобы убедиться, что у вашего ребенка нет внутренних металлических зажимов после предыдущей операции или чего-либо еще, что может вызвать проблемы вблизи сильного магнитного поля. Электронные устройства не допускаются в комнату МРТ.
Чтобы получить результаты МРТ самого высокого качества, ваш ребенок должен лежать неподвижно во время сканирования. По этой причине может потребоваться седация, особенно для младенцев и детей младшего возраста, которым часто трудно оставаться на месте во время теста. Седация также полезна для детей, которым трудно расслабиться в замкнутом пространстве (клаустрофобия).
Седативные препараты обычно вводятся внутривенно (в/в) (небольшая трубка в вену), чтобы помочь ребенку не спать в течение всего теста.
Если вашему ребенку будет введено седативное средство, прием пищи и жидкости будет остановлен в определенный момент перед МРТ, чтобы желудок опорожнился. Важно сообщать специалисту МРТ о любых заболеваниях, аллергии, предыдущих реакциях на лекарства или беременности.
Вы можете оставаться с ребенком в кабинете МРТ до начала теста, а некоторые центры позволяют родителям оставаться на протяжении всего теста. В противном случае вы присоединитесь к технику во внешней комнате или вас попросят остаться в комнате ожидания.
р
Процедура
МРТ головного мозга обычно занимает 30-45 минут.Ваш ребенок будет лежать на подвижном столе для сканирования, пока лаборант укладывает его или ее в нужное положение. На голову ребенка можно надеть специальное пластиковое устройство, называемое катушкой. Стол соскользнет в туннель, и техник сделает снимки головы. Каждое сканирование занимает несколько минут.

Для выявления конкретных проблем вашему ребенку могут ввести контрастный раствор через капельницу.Раствор безболезненный, так как попадает в вену. Контраст выделяет определенные области мозга, такие как кровеносные сосуды, поэтому врачи могут видеть больше деталей в определенных областях. Перед введением контрастного раствора техник спросит, есть ли у вашего ребенка аллергия на какие-либо лекарства или продукты питания. Контрастный раствор, используемый в исследованиях МРТ, в целом безопасен. Однако могут возникнуть аллергические реакции. Поговорите со своим врачом о преимуществах и рисках введения контрастного раствора в случае вашего ребенка.
Во время экзамена ваш ребенок будет слышать повторяющиеся звуки из машины, что является нормальным явлением.Вашему ребенку могут дать наушники для прослушивания музыки или беруши для защиты от шума, а также у него будет доступ к кнопке вызова на случай, если он или она почувствует себя неловко во время теста. При введении успокоительного ваш ребенок будет находиться под постоянным наблюдением и будет подключен к аппарату, который проверяет сердцебиение, дыхание и уровень кислорода.
После окончания экзамена техник поможет вашему ребенку встать со стола; если использовалась седация, ваш ребенок может быть переведен в зону восстановления.
р
Чего ожидать
МРТ безболезненно.Вашему ребенку, возможно, придется лежать неподвижно на столе МРТ в течение 30-45 минут во время процедуры, но между каждым сканированием должны быть короткие перерывы. Если вашему ребенку холодно лежать на столе для МРТ, можно предоставить одеяло.
Если не использовалось успокоительное или если вам не было сказано иное, ваш ребенок может немедленно вернуться к обычному распорядку дня и диете. Большая часть седации проходит в течение 1-2 часов, а любое введенное контрастное вещество должно пройти через тело примерно через 24 часа.
Получение результатов
Изображения МРТ будут просматриваться радиологом, специально обученным интерпретации изображений.Рентгенолог отправит отчет вашему врачу, который обсудит с вами результаты и объяснит, что они означают. В большинстве случаев результаты не могут быть переданы непосредственно пациенту или семье во время теста. Если МРТ была сделана в экстренном порядке, результаты могут быть получены быстро.
Риски
МРТ безопасны и относительно просты. С магнитным полем или радиоволнами не связаны никакие риски для здоровья, поскольку низкоэнергетические радиоволны не используют излучение. Процедуру можно повторить без побочных эффектов.
Если вашему ребенку требуется седация, вы можете обсудить риски и преимущества седации со своим врачом. Кроме того, поскольку контрастные растворы могут вызывать аллергические реакции у некоторых детей, обязательно проконсультируйтесь с врачом, прежде чем ваш ребенок получит какой-либо раствор. Под рукой должен быть медицинский персонал, готовый справиться с аллергической реакцией.
Если у вашего ребенка снижена функция почек, это важное медицинское состояние, которое необходимо обсудить с рентгенологом и лаборантом перед внутривенным контрастированием, поскольку оно может привести к некоторым редким осложнениям.
Помощь вашему ребенку
Вы можете помочь своему ребенку подготовиться к МРТ, объяснив его простыми словами перед обследованием. Обязательно объясните, что будут сделаны снимки головы и что оборудование, вероятно, будет издавать стук и жужжание.
Также может помочь напоминание ребенку, что вы будете рядом в течение всего теста.
Если необходима инъекция контрастной жидкости или седация, вы можете сказать своему ребенку, что первоначальный укол иглы будет кратковременным и что само исследование безболезненно.
Если ваш ребенок будет бодрствовать во время теста, обязательно объясните ему, как важно лежать неподвижно.
Если у вас есть вопросы
Если у вас есть вопросы о процедуре МРТ, поговорите со своим врачом. Вы также можете поговорить с лаборантом МРТ перед исследованием.
Обман мозга: картинки и зрительное восприятие
doi: 10.1016/B978-0-444-63287-6.00006-3.
Принадлежности Расширять
принадлежность
- ¹ Школа психологии Университета Данди, Данди DD1 4HN, Данди, Великобритания. Электронный адрес: н[email protected].
Элемент в буфере обмена
Николас Дж. Уэйд. Прог Мозг Res. 2013.
Показать детали Показать варианты
Показать варианты
Формат АннотацияPubMedPMID
дои: 10.1016/B978-0-444-63287-6.00006-3.
принадлежность
- ¹ Школа психологии Университета Данди, Данди DD1 4HN, Данди, Великобритания. Электронный адрес: [email protected].
Элемент в буфере обмена
Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования
Показать варианты
Формат АннотацияPubMedPMID
Абстрактный
Картинки обманывают мозг: они обеспечивают преобразование объектов или идей в более простые формы.Они создают впечатление представления того, что невозможно представить. Даже на уровне фотографии связи между изобразительными образами (содержанием изображений) и предметами незначительны. Измерения глубины и движения отсутствуют в живописном изображении, и уже одно это вносит всевозможные потенциальные двусмысленности. Историю искусства можно рассматривать как исследование недостающего звена между изображением и объектом. Живописные изображения могут быть пространственными или стилизованными; пространственные изображения (например, фотографии) обычно имеют некоторые общие проективные характеристики представляемого объекта.Написанные слова — тоже образы, но они не похожи на объекты, которые представляют, — они стилизованы или условны. Изображения также могут быть иллюзиями — обманом зрения, так что видимое не обязательно соответствует тому, что представлено физически. Большая часть визуальной науки в настоящее время связана с графическими изображениями — двухмерными изображениями на компьютерных мониторах. Является ли видение теперь наукой обмана?
Ключевые слова: двусмысленность; искусство; обман; иллюзии; зрение.
© 2013 Elsevier B.V. Все права защищены.
Похожие статьи
- Контракты для глаз.
  Уэйд Нью-Джерси. Уэйд Нью-Джерси. Восприятие. 2011;2(5):486-501. дои: 10.1068/i0442aap. Epub 2011 19 августа. Восприятие. 2011. PMID: 23145240 Бесплатная статья ЧВК.
- Искусство как научный объект: к визуальной науке об искусстве.
  Пинна Б. Пинна Б. Спать Вис. 2007;20(6):493-508. дои: 10.1163/156856807782758386. Спать Вис. 2007. PMID: 18073043 Обзор. Аннотация недоступна.
- ФМРТ-исследование иллюзии обратной перспективы.
  Хаяси Т., Умеда С., Кук Н.Д. Хаяши Т. и др. Мозг Res. 2007 13 августа; 1163: 72-8. doi: 10.1016/j.brainres.2007.05.073. Epub 2007 21 июня. Мозг Res. 2007. PMID: 17631871
- Влияние зеркальных отражений и плоскостных вращений изображений на восприятие формы изображаемого предмета.
  Корнелис Э.В., ван Дорн А.Дж., Вагеманс Дж. Корнелис Э.В. и соавт. Восприятие. 2009;38(10):1439-66. дои: 10.1068/p6101. Восприятие. 2009. PMID: 19950478
- Знание в восприятии и иллюзии.
  Григорий РЛ. Григорий РЛ. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 1997 29 августа; 352 (1358): 1121-7. doi: 10.1098/rstb.1997.0095. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 1997. PMID: 9304679 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.
термины MeSH
- Оптические иллюзии / физиология*
- Зрительное восприятие / физиология*
LinkOut — больше ресурсов
- Полнотекстовые источники
- Прочие литературные источники
[Икс]
Укажите
Копировать
Формат: ААД АПА МДА НЛМ
Основы мозга: знай свой мозг
Запросить бесплатную рассылку брошюры по почте
Введение
Архитектура мозга
География мысли
Кора головного мозга
Внутренний мозг
Установление связей
Некоторые ключевые нейромедиаторы в работе
Неврологические расстройства
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Мозг — самая сложная часть человеческого тела. Этот трехфунтовый орган является местопребыванием разума, интерпретатором чувств, инициатором движений тела и контролером поведения. Лежащий в своей костлявой оболочке и омываемый защитной жидкостью, мозг является источником всех качеств, определяющих нашу человечность. Мозг является жемчужиной в короне человеческого тела.
На протяжении веков ученые и философы были очарованы мозгом, но до недавнего времени они считали мозг почти непостижимым. Однако теперь мозг начинает раскрывать свои секреты.За последние 10 лет ученые узнали о мозге больше, чем за все предыдущие столетия, благодаря ускорению темпов исследований в области неврологии и бихевиоризма и развитию новых методов исследования. В результате Конгресс назвал 1990-е годы «Десятилетием мозга». В авангарде исследований мозга и других элементов нервной системы находится Национальный институт неврологических расстройств и инсульта (NINDS), который проводит и поддерживает научные исследования в США и во всем мире.
Этот информационный бюллетень представляет собой базовое введение в человеческий мозг. Это может помочь вам понять, как работает здоровый мозг, как сохранить его здоровым и что происходит, когда мозг болен или дисфункционален.
Изображение 1



Мозг подобен комитету экспертов. Все части мозга работают вместе, но каждая часть имеет свои особые свойства. Мозг можно разделить на три основные единицы: передний мозг, средний мозг и задний мозг.
Задний мозг включает верхнюю часть спинного мозга, ствол головного мозга и складчатый клубок ткани, называемый мозжечком (1). Задний мозг контролирует жизненно важные функции организма, такие как дыхание и частота сердечных сокращений. Мозжечок координирует движения и участвует в заученных механических движениях. Когда вы играете на пианино или бьете по теннисному мячу, вы активируете мозжечок. Самая верхняя часть ствола головного мозга — это средний мозг, который контролирует некоторые рефлекторные действия и является частью цепи, участвующей в контроле движений глаз и других произвольных движений. Передний мозг — самая большая и наиболее высокоразвитая часть человеческого мозга: он состоит в основном из головного мозга (2) и структур, скрытых под ним ( см. «Внутренний мозг» ).
Когда люди видят изображения головного мозга, они обычно замечают именно головной мозг. Головной мозг находится в самой верхней части мозга и является источником интеллектуальной деятельности. Он хранит ваши воспоминания, позволяет вам планировать, позволяет вам воображать и думать. Это позволяет узнавать друзей, читать книги и играть в игры.
Головной мозг разделен на две половины (полушария) глубокой трещиной. Несмотря на разделение, два полушария головного мозга сообщаются друг с другом через толстый тракт нервных волокон, лежащий в основании этой трещины. Хотя два полушария кажутся зеркальным отражением друг друга, они разные. Например, способность образовывать слова, по-видимому, в основном принадлежит левому полушарию, в то время как правое полушарие, по-видимому, контролирует многие навыки абстрактного мышления.
По какой-то пока неизвестной причине почти все сигналы от мозга к телу и наоборот пересекаются на пути к мозгу и от него.Это означает, что правое полушарие головного мозга в основном контролирует левую сторону тела, а левое полушарие в основном контролирует правую сторону. При поражении одной стороны мозга поражается противоположная сторона тела. Например, инсульт в правом полушарии мозга может привести к параличу левой руки и ноги.
            Передний мозг                         Средний мозг     Задний мозг


Каждое полушарие головного мозга можно разделить на отделы или доли, каждая из которых специализируется на различных функциях.Чтобы понять каждую долю и ее особенности, мы совершим экскурсию по полушариям головного мозга, начав с двух лобных долей (3), которые лежат непосредственно за лбом. Когда вы планируете расписание, представляете будущее или используете обоснованные аргументы, эти две доли выполняют большую часть работы. Один из способов, которым лобные доли, кажется, делают это, — это то, что они действуют как места кратковременного хранения, позволяя держать в уме одну идею, пока обдумываются другие идеи. В самой задней части каждой лобной доли находится моторная зона (4), которая помогает контролировать произвольные движения.Соседнее место в левой лобной доле, называемое зоной Брока (5), позволяет мыслям преобразовываться в слова.
Когда вы наслаждаетесь хорошей едой — вкусом, ароматом и консистенцией пищи — за лобными долями работают две части, называемые теменными долями (6). Передние части этих долей, сразу за моторными областями, являются первичными сенсорными областями (7). Эти области получают информацию о температуре, вкусе, прикосновении и движении от остальной части тела.Чтение и арифметика также входят в репертуар каждой теменной доли.
Когда вы смотрите на слова и картинки на этой странице, задействуются две области задней части мозга. Эти доли, называемые затылочными долями (8), обрабатывают изображения, поступающие от глаз, и связывают эту информацию с изображениями, хранящимися в памяти. Поражение затылочных долей может привести к слепоте.
Последними в нашем туре по полушариям головного мозга являются височные доли (9), которые лежат перед зрительными областями и гнездятся под теменными и лобными долями.Любите ли вы симфонии или рок-музыку, ваш мозг отвечает за активность этих долей. В верхней части каждой височной доли находится область, отвечающая за получение информации от ушей. Нижняя сторона каждой височной доли играет решающую роль в формировании и извлечении воспоминаний, в том числе связанных с музыкой. Другие части этой доли, по-видимому, объединяют воспоминания и ощущения вкуса, звука, зрения и осязания.
Поверхность головного мозга и мозжечка покрыта жизненно важным слоем ткани толщиной в стопку двух или трех десятицентовиков.Она называется корой, от латинского слова «кора». Большая часть фактической обработки информации в мозгу происходит в коре головного мозга. Когда люди говорят о «сером веществе» мозга, они имеют в виду эту тонкую оболочку. Кора серая, потому что нервы в этой области лишены изоляции, из-за которой большинство других частей мозга кажутся белыми. Складки в мозгу увеличивают площадь его поверхности и, следовательно, увеличивают количество серого вещества и количество информации, которая может быть обработана.
Глубоко в головном мозге, скрытые от глаз, лежат структуры, являющиеся привратниками между спинным мозгом и большими полушариями. Эти структуры не только определяют наше эмоциональное состояние, они также изменяют наше восприятие и реакцию в зависимости от этого состояния и позволяют нам инициировать движения, которые вы совершаете, не задумываясь о них. Как и доли в полушариях головного мозга, описанные ниже структуры располагаются парами: каждая дублируется в противоположной половине мозга.
Гипоталамус (10), размером с жемчужину, управляет множеством важных функций. Он будит вас по утрам и заряжает адреналином во время экзамена или собеседования. Гипоталамус также является важным эмоциональным центром, контролирующим молекулы, которые заставляют вас чувствовать себя воодушевленным, злым или несчастным. Рядом с гипоталамусом находится таламус (11), главный информационный центр для информации, поступающей в спинной и головной мозг и обратно.
Дугообразный тракт нервных клеток ведет от гипоталамуса и таламуса к гиппокампу (12). Этот крошечный выступ действует как индексатор памяти, отправляя воспоминания в соответствующую часть полушария головного мозга для долговременного хранения и извлекая их при необходимости. Базальные ганглии (не показаны) представляют собой скопления нервных клеток, окружающих таламус. Они отвечают за инициирование и интеграцию движений. Болезнь Паркинсона, которая приводит к тремору, ригидности и жесткой шаркающей походке, представляет собой заболевание нервных клеток, ведущих к базальным ганглиям.
Изображение 5

Мозг и остальная часть нервной системы состоят из множества различных типов клеток, но основной функциональной единицей является клетка, называемая нейроном. Все ощущения, движения, мысли, воспоминания и чувства являются результатом сигналов, проходящих через нейроны. Нейроны состоят из трех частей. Тело клетки (13) содержит ядро, где производится большинство молекул, необходимых нейрону для выживания и функционирования. Дендриты (14) отходят от тела клетки, как ветви дерева, и получают сообщения от других нервных клеток. Затем сигналы проходят от дендритов через тело клетки и могут перемещаться от тела клетки вниз по аксону (15) к другому нейрону, мышечной клетке или клеткам какого-либо другого органа. Нейрон обычно окружен множеством опорных клеток. Некоторые типы клеток обвивают аксон, образуя изолирующую оболочку (16). Эта оболочка может включать жировую молекулу, называемую миелином, которая обеспечивает изоляцию аксона и помогает нервным импульсам проходить быстрее и дальше. Аксоны могут быть очень короткими, например те, которые передают сигналы от одной клетки коры к другой клетке, расположенной на расстоянии менее ширины волоса. Или аксоны могут быть очень длинными, например те, которые передают сообщения от головного мозга по всему спинному мозгу.
Изображение 6
Ученые многое узнали о нейронах, изучая синапс — место, где сигнал проходит от нейрона к другой клетке. Когда сигнал достигает конца аксона, он стимулирует высвобождение крошечных мешочков (17).Эти мешочки выделяют химические вещества, известные как нейротрансмиттеры (18), в синапс (19). Нейротрансмиттеры пересекают синапс и прикрепляются к рецепторам (20) соседней клетки. Эти рецепторы могут изменять свойства воспринимающей клетки. Если принимающая клетка также является нейроном, сигнал может продолжать передачу к следующей клетке.
Изображение 7

Нейротрансмиттеры — это химические вещества, которые клетки мозга используют для общения друг с другом. Некоторые нейротрансмиттеры делают клетки более активными (называемые возбуждающими ), в то время как другие блокируют или ослабляют активность клеток (называемые тормозящими ).
Ацетилхолин является возбуждающим нейротрансмиттером, поскольку обычно делает клетки более возбудимыми. Он регулирует мышечные сокращения и заставляет железы выделять гормоны. Болезнь Альцгеймера, которая изначально влияет на формирование памяти, связана с нехваткой ацетилхолина.
Глутамат является основным возбуждающим нейротрансмиттером.Слишком много глутамата может убивать или повреждать нейроны и связано с такими расстройствами, как болезнь Паркинсона, инсульт, судороги и повышенная чувствительность к боли.
ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) представляет собой тормозной нейротрансмиттер, который помогает контролировать мышечную активность и является важной частью зрительной системы. Препараты, повышающие уровень ГАМК в головном мозге, используются для лечения эпилептических припадков и тремора у пациентов с болезнью Гентингтона.
Серотонин — нейротрансмиттер, сужающий кровеносные сосуды и вызывающий сон.Он также участвует в регулировании температуры. Низкий уровень серотонина может вызвать проблемы со сном и депрессию, а слишком высокий уровень серотонина может привести к судорогам.
Дофамин — тормозной нейротрансмиттер, участвующий в настроении и контроле сложных движений. Потеря активности дофамина в некоторых участках мозга приводит к мышечной ригидности при болезни Паркинсона. Многие лекарства, используемые для лечения поведенческих расстройств, работают, изменяя действие дофамина в мозге.
Мозг — один из самых трудолюбивых органов в организме.Когда мозг здоров, он функционирует быстро и автоматически. Но когда возникают проблемы, результаты могут быть разрушительными. Около 100 миллионов американцев в какой-то момент своей жизни страдают от разрушительных заболеваний головного мозга. NINDS поддерживает исследования более 600 неврологических заболеваний. Некоторые из основных типов расстройств включают: нейрогенетические заболевания (такие как болезнь Гентингтона и мышечная дистрофия), нарушения развития (такие как церебральный паралич), дегенеративные заболевания взрослой жизни (такие как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера), метаболические заболевания (такие как болезнь Гоше), цереброваскулярные заболевания (такие как инсульт и сосудистая деменция), травмы (такие как травмы спинного мозга и головы), судорожные расстройства (такие как эпилепсия), инфекционные заболевания (такие как слабоумие при СПИДе) и опухоли головного мозга. Дополнительные знания о мозге могут привести к разработке новых методов лечения заболеваний и расстройств нервной системы и улучшению многих областей здоровья человека.
С момента своего создания Конгрессом в 1950 году NINDS стала ведущим сторонником неврологических исследований в Соединенных Штатах. Большинство исследований, финансируемых NINDS, проводится учеными в государственных и частных учреждениях, таких как университеты, медицинские школы и больницы. Правительственные ученые также проводят широкий спектр неврологических исследований в более чем 20 лабораториях и филиалах самого NINDS.Это исследование варьируется от изучения структуры и функции отдельных клеток мозга до испытаний новых диагностических инструментов и методов лечения людей с неврологическими расстройствами.
Для получения информации о других неврологических расстройствах или исследовательских программах, финансируемых Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта, обращайтесь в сеть ресурсов и информации о мозге (BRAIN) Института по телефону:
.
МОЗГ
Заказной номер Box 5801
Bethesda, MD 20824
(800) 352-9424
www.ninds.nih.gov
Верх
Подготовлено:
Управление по связям с общественностью
Национальный институт неврологических расстройств и инсульта
Национальный институт здравоохранения
Bethesda, MD 20892

Медицинские материалы NINDS предоставляются только в информационных целях и не обязательно отражают одобрение или официальную позицию Национального института неврологических расстройств и инсульта или любого другого федерального агентства.Рекомендации по лечению или уходу за отдельным пациентом должны быть получены путем консультации с врачом, который осматривал этого пациента или знаком с историей болезни этого пациента.
Вся информация, подготовленная NINDS, находится в открытом доступе и может быть свободно скопирована. Приветствуется кредит NINDS или NIH.
Когда мысленный взор слеп
В 2003 году 65-летний мужчина обратился к неврологу Адаму Земану со странной проблемой, который сейчас работает в Эксетерском университете в Англии. Пациент, позже получивший имя «MX», утверждал, что не может вызывать в воображении образы друзей, членов семьи или недавно посещенных мест. Всю свою жизнь М.Х., геодезист на пенсии, любил читать романы и регулярно засыпал, представляя себе здания, близких и недавние события. Но после операции по открытию артерий в сердце, во время которой он, вероятно, перенес небольшой инсульт, его мысленный взор ослеп. Он мог нормально видеть, но не мог формировать в уме картины.
Земан никогда не сталкивался с чем-то подобным и решил узнать больше.С тех пор он дал этому состоянию имя — афантазия ( фантазия означает «воображение» по-гречески). И он, и другие исследуют его неврологические основы.
Необычная слепота
Земан и его коллеги начали свой анализ с проверки визуального воображения MX несколькими способами. По сравнению с контрольными субъектами, MX плохо набрала баллы в опросниках, оценивающих способность создавать визуальные образы. Удивительно, однако, что он смог выполнить задачи, которые обычно связаны с визуализацией.
Например, когда их просят сказать, какой цвет зеленого цвета светлее — трава или сосны, — большинство людей решат, представив себе и траву, и дерево, и сравнив их. MX правильно сказал, что сосны темнее травы, но настаивал на том, что не использовал визуальные образы для принятия решения. — Я просто знаю ответ, — сказал он.
Он также отлично справился с тестом на способность мысленно вращать объекты. Ему показывали две фотографии трехмерных объектов и просили сказать, являются ли они одним и тем же предметом, изображенным до и после вращения вокруг своей оси, или это разные объекты.Однако, в отличие от контрольной группы, ему потребовалось больше времени для принятия решения, и время, которое он потратил, не зависело от степени вращения. У большинства людей чем больше объекты различаются по своей ориентации, тем больше времени требуется, чтобы мысленно повернуть их, чтобы увидеть, могут ли они совпадать.
Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) подтвердила заявленную неспособность МХ создавать мысленный образ. Как правило, когда людей просят визуализировать человека, место или объект, активируется сеть, состоящая из различных областей мозга.Одни из них участвуют в принятии решений, другие — в памяти или видении. В MX зрительные области показали очень небольшую активность, тогда как те, которые отвечают за принятие решений и прогнозирование ошибок, были более активны. Вывод показал, что MX использовал другую стратегию, чем контрольная группа, при решении задач визуализации.
Обширный поиск литературы о неспособности формировать визуальные образы мало помог в понимании MX. Первое упоминание об этом явлении было, по-видимому, в исследовании «завтрака» Фрэнсиса Гальтона от 1880 года.Британский натуралист попросил 100 взрослых мужчин рассказать о столе, за которым они завтракают каждое утро. Он запросил информацию об освещении, резкости и цвете изображений в их голове. К его большому удивлению, 12 его испытуемых не смогли ему ничего сказать: до этого они предполагали, что фраза «мысленные образы» не понимается буквально.
С 1880 года другие исследователи время от времени сообщали о людях, не способных создавать мысленные образы. Некоторые даже проводили опросы для оценки распространенности.В 2009 году Билл Фоу из колледжа Брютон-Паркер в Джорджии сообщил, что около 2 процентов из 2500 опрошенных им человек сообщили, что у них отсутствует зрительное воображение. Но сама по себе афантазия привлекла мало исследований или общественного внимания.
Ситуация начала меняться в 2010 году, после того как команда Земана опубликовала свое исследование MX. Журнал Discover сообщил об открытии, что побудило многих людей выступить вперед, и все они сказали, что они никогда не могли создавать ментальные образы, в отличие от MX, для которого проблема была новой.Затем Земан и двое его коллег попросили 21 респондента ответить на вопросы анкеты об их визуальном опыте, в том числе на анкету, известную как «Опросник яркости визуальных образов» (VVIQ).
Они опубликовали результаты в 2015 году, впервые использовав название «афантазия». Большинство из 21 сказали, что только в подростковом и раннем взрослом возрасте они осознали (благодаря разговорам или чтению), что другие люди могут вызывать образы в их воображении. И хотя многим респондентам снились сны или вспыхивали визуальные образы во время бодрствования, все они были в значительной степени или полностью неспособны преднамеренно вызывать в уме образы, например, прошлых отпусков или даже собственной свадьбы.
С 2015 года афантазия стала предметом газетных статей, телевизионных репортажей, блогов и подкастов. Запись в Facebook американского разработчика программного обеспечения Блейка Росса, который помог разработать браузер Firefox, наделала много шума. В ней Росс тоже описывает свою неспособность создавать зрительные образы. И несколько тысяч заполнили VVIQ, отчасти благодаря публикации Би-би-си. Эта и еще одна анкета также размещены на веб-странице Eye’s Mind. Основываясь на первых 700 или около того опросах, Земан подсчитал, что афантазия затрагивает около 2 процентов населения, что соответствует выводу Фау 2009 года.
Помощь в цифрах
Многие люди с афантазией только после публикации исследований Земана осознали, что существует такая вещь, как зрение мысленным взором. Многих также утешало то, что теперь есть имя для чего-то, что отличает их от других. Им было трудно описать словами свою неспособность визуализировать. Когда они пытались объяснить, то часто встречали непонимание. Земан был поражен тем, насколько часто были благодарны эти люди.
Один из тех, кто обращался к Земану, Йонас Шлаттер из Берлина, описывает момент своего открытия.Шлаттер набрал очень низкие баллы по опроснику яркости, который считается сильным диагностическим признаком афантазии. Как и некоторые из участников исследования Гальтона в 1800-х годах, Шлаттер всегда думал, что такие выражения, как «угасающие воспоминания» или «позвольте мне нарисовать вам картину», были просто оборотами речи. Но однажды вечером на домашней вечеринке он понял, что ошибался. На кухне он разговорился о том, как может быть, чтобы человек мог одновременно что-то видеть и создавать мысленный образ этого. Сначала этот вопрос показался ему бессмысленным, но он понял, что может отличаться от других тем, что не создает мысленных образов. На следующее утро он начал расспрашивать своих друзей об их опыте и проводить некоторые исследования в Интернете. К своему большому удивлению, он обнаружил, что способность визуализировать изображения реальна, но только не для него.
Когда Шлаттер впервые начал обсуждать свое открытие с друзьями, он также узнал, что «люди способны синтезировать образы по-разному». Земан соглашается. Его исследование 2015 года включало 121 контрольную группу.Большинство из них показали умеренно хорошие способности к визуализации. Но на обоих концах шкалы были выбросы: больше предметов попало в верхнюю часть, чем в нижнюю. Земан называет способность создавать яркие образы выше среднего гиперфантазией.
Под капотом
Исследование подняло ряд вопросов. Во-первых, существует ли афантазия вообще. Могут ли люди, которые думают, что они не создают ментальные образы, просто описывать свои образы не так, как это делают другие люди? В конце концов, опросы выявляют субъективные описания, а не объективные измерения того, что происходит в мозгу. Земан признает, что ответы на вопросник подвержены определенной ошибке, но он убежден, что афантазия действительно имеет место. Во-первых, неврологические данные, такие как в случае MX, подтверждают это утверждение; с другой стороны, люди, которые сообщают об отсутствии мысленного зрения, иногда имеют другие аномалии, связанные с визуализацией.
Например, некоторые люди с афантазией сообщают о слабости автобиографической памяти, воспоминаний о событиях своей жизни. Кроме того, многие с афантазией также страдают прозопагнозией, нарушением распознавания лиц.Для Земана ссылки на другие состояния указывают на то, что может быть несколько подгрупп афантазии.
Джоэл Пирсон, профессор когнитивной неврологии в Университете Нового Южного Уэльса в Австралии, также считает, что афантазия реальна. В рамках своей работы он изучает бинокулярное соперничество, феномен восприятия, который возникает, когда людям одновременно показывают разные изображения в левом и правом глазу. Здесь испытуемые видят не комбинацию обоих изображений, а только по одному. Пирсон и его команда обнаружили, что простой трюк может повлиять на то, какое изображение будет иметь приоритет. Просьба добровольцев визуализировать одно из изображений перед тестом увеличивает вероятность того, что это изображение выйдет на первый план во время теста. Тем не менее, на самодиагностированных афантазиков это не влияет, что указывает на нарушение визуализации.
Земан и другие также изучают, как отличается работа мозга у людей с афантазией. Недавно он и его коллеги пригласили более 100 человек пройти сканирование мозга в его лаборатории.Они обнаружили, что, когда людей с высокими баллами по VVIQ просили визуализировать что-либо, активировались только несколько областей мозга. Исследователи обнаружили, что эти области загораются при обработке сложных изображений, таких как лица, события и пространственные отношения. Напротив, у людей, сообщивших, что им не хватает способности визуализировать, активировалось больше различных областей мозга. Эти люди, как правило, использовали области, связанные с контролем поведения и планированием, как это было замечено в MX.
Земан еще недостаточно исследовал другую крайность, гиперфантазию.Однако многие люди с гиперфантазией говорили ему, что легко теряются в мечтах о прошлом или будущем. В отличие от афантазии гиперпахантазия еще не связана с распознаванием лиц или памятью.
Насколько важна способность визуализировать образы?
Земан первоначально предполагал, что визуализация занимает центральное место в творческом процессе. Однако многие из контактировавших с ним людей с афантазией успешно работают в творческих профессиях — художниками, архитекторами, учеными.Йонас Шлаттер, например, создает веб-сайты для стартапа, который он основал. Его деловой партнер посчитал немного странным, что он использовал доску, бумагу и карандаш в процессе проектирования. Но теперь Шлаттер понимает, что этот подход — единственный способ, с помощью которого он может предвидеть, как в конечном итоге будут выглядеть веб-страницы.
То, как люди справляются с этим состоянием, отличается от человека к человеку. Некоторые хотели бы научиться визуализировать. Но, по словам Земана, этого еще никому не удалось сделать. Несколько испытуемых сообщили, что они могли «видеть» с закрытыми глазами под воздействием галлюциногенных препаратов.Шлаттер, который не чувствует себя особенно ущемленным из-за своей афантазии, экспериментировал с запуском своего мысленного зрения менее радикальным способом. «В течение двух недель я снова и снова смотрел на один и тот же карандаш и пытался его запомнить. Но, в конце концов, я все еще не мог этого представить», — говорит он.
Прошло пятнадцать лет с тех пор, как MX привлек внимание Адама Земана к афантазии. В отличие от Шлаттера, который всю свою жизнь был афантазистом, MX вернул часть своей способности визуализировать.Предположительно, его мозг воссоздавал связи, которые были повреждены в результате инсульта, или создавал новые связи. Когда MX снится ночью, он видит образы. А иногда, когда кто-то упоминает место, которое он знает, перед его мысленным взором всплывает образ.
Статистическое параметрическое картирование: анализ функциональных изображений мозга
Благодарности
Часть 1. Введение
2: Вычислительная анатомия
Глава 4: Регистрация твердого тела
Глава 5: Нелинейная регистрация
Глава 6: Сегментация
Глава 7: Морфометрия на основе вокселей
Часть 3: Общие линейные модели
Глава 9000 Общая линейная модель. fMRI
Глава 15: Эффективный экспериментальный дизайн для fMRI 900 05
Глава 16. Иерархические модели для ЭЭГ и МЭГ
Часть 4. Классический вывод
Глава 17. Параметрические процедуры
Глава 18. Теория случайных полей
Глава 19. Топологический вывод
00004 Ложь
Глава 21. Непараметрические процедуры
Часть 5. Байесовский вывод
Глава 22. Эмпирический байесовский анализ и иерархические модели
фМРТ
Глава 26. Пространственно-временные модели для ЭЭГ
Часть 6. Биофизические модели
Глава 27. Прямые модели для фМРТ
Глава 28. Прямые модели для ЭЭГ
Глава 29. Байесовская инверсия моделей ЭЭГ
Глава
30: Байесовская инверсия для индуцированных ответов
Глава 31: Нейронные модели динамики ансамбля
Глава 32. Нейронные модели энергетики
Глава 33. Нейронные модели ЭЭГ и МЭГ
Глава 34. Байесовская инверсия динамических моделей
Глава 35. Выбор и усреднение байесовской модели
Часть 7. Связь
5
Глава 37: Функциональная связность: собственные образы и многомерный анализ
Глава 38: Эффективная связность
Глава 39: Нелинейная связь и ядра FMRI
Глава 42: Динамические причинно-следственные модели для EEG
Глава 43: Динамические причинно-следственные модели и выделение байесов
Приложения
Линейные модели
Динамические системы
Ожидание Максимизация ожидания
Вариационные байы при приближении Лапласа
Kalman фильтрация
Теория случайного поля
Алфавитный указатель
Цветные пластины
.