Мозг. Вводный курс: познакомьтесь с вашим хозяином и повелителем

Автор оригинала: Lisa
  • Перевод


Рискну начать со смелого заявления и сказать, что вы – это ваш мозг. Всё, что вы думаете, чувствуете и переживаете, случается в мозге, и, возможно, исключительно из-за мозга. Ваше сознание возникает в нём, ваша любовь живёт там, ваше раздражение лающей по ночам соседской собакой также расположено там (хотя многие философы, изучающие сознание, поспорили бы с таким редукционизмом). Поэтому мне не кажется очень плохой идея изучить основные работы нашего Лорда-командующего Мозгового Дозора (извините).

1. Нейроны и как они беседуют друг с другом.


Во-первых, мозг – это не каша из одинаковых клеток, загадочным образом содержащих ваше сознание (хотя, нельзя отрицать некую загадочность сознания). Это смесь тысяч нервных клеток различных типов, работающих над конкретными функциями. Некоторые передают ощущения из глаз, ушей, пальцев, жабр, крыльев, или чего там ещё, в мозг и потому зовутся рецепторными нейронами. Некоторые передают ваше намерение двинуть мускулом и называются двигательными нейронами. Некоторые работают со всем остальным и называются промежуточными нейронами.

image
Небольшой набор того, что на самом деле есть у вас в голове

И моё любимое: клетка Пуркинье, удостоверяющаяся в точности координации вашей моторики. Ну не симпампушечка ли?

image

Связь между этими штучечками очень важна для вашего, ну… в общем, всего, так что давайте разберёмся, как она происходит. По сути, они отправляют электрические сигналы, используя химические вещества (это уже звучит фантастично, а мы ещё не начали). После активации нейрона электрический сигнал (биоэлектрический потенциал) идёт до тех пор, пока не достигнет синапса: небольшого промежутка между двумя нейронами, где и происходит обмен информацией. Этот сигнал заставляет активный нейрон выпускать нейротрансмиттеры, сообщающие принимающему нейрону, что делать дальше (либо также активироваться, либо оставаться пассивным) в синапс. Допустим, клетка замечает, что перед вами лежит симпатичный бутерброд. Она активируется и отправляет допамин в другую клетку, которая знает, что допамин означает ожидание награды. Вычислительный процесс в мозгу наполняет рот слюной в радостном предвкушении.

Некоторые числа мне сложно представить, точно так же, как сложно представить, как может нравиться Канье Уэст: например, в мозгу содержится примерно сто миллиардов нейронов. И эти электрохимические процессы, которые я описала, происходят за доли секунды. Более того, средний нейрон связан с тысячами других, что означает наличие сотни триллионов синаптических связей. Тем не менее, несмотря на такие астрономические числа, не надо вестись на заявления насчёт того, что «синапсов больше, чем звёзд во Вселенной», так как это неправда (хотя, их количество превышает количество звёзд в нашей галактике. Выкуси, Млечный путь!).

2. Из чего только сделан наш мозг?


Поскольку мозг развивался изнутри наружу, самые старые его части находятся глубже всего. Старые – значит, реально старые: эти части общие у нас и наших дальних родственников, завоевавших сушу 320 миллионов лет назад. Основные их функции довольно просты (но всё равно они позволили нашим предкам выжить, а нам – появиться). Они отвечают за биение сердца, дыхание лёгких, регулирование температуры тела и т.п. Эта часть зовётся стволовой. Если я брошу камень, а вы пригнётесь, не думая об этом – это вам помогли древние рефлексы. Вам не приходиться напоминать себе о дыхании (если только вы не беседуете с Бейонсе) ваша проводка возрастом в миллион лет отвечает и за это. Рядом со стволовой частью находится другая древняя структура – мозжечок, что буквально значит «маленький мозг» (он действительно похож на мелкий мозг). Он отвечает за координацию движений и благодаря ему вы не двигаетесь, как робот со сгоревшей электроникой. Он постоянно сравнивает то, какое движение вы хотели сделать с тем, чем реально занимаются ваши конечности и вмешивается, если замечает несоответствие. Мозжечок также помогает вам в аккуратности движений и освоении моторики – например, при игре в дартс вы должны благодарить именно его за происходящие улучшения. С каждым броском он подправляет ваши движения, пока не находит нужную позицию.

image
Оранжевым отмечены стволовая часть и мозжечок

Через несколько миллионов лет вокруг стволовой части развились новые структуры (они похожи на ещё одну порцию мороженого, добавленную на стволовую часть). Эти части обеспечивали наших предков простыми эмоциями и мотивацией («эта еда была хорошая. Мне нравится эта еда. В следующий раз я приближусь, когда её увижу. А этот хищник был плохой. Я его буду избегать»). Также они обеспечивали реакцию «дерись или беги» и давали возможность обучаться с опытом и предсказывать возможные события, а не просто реагировать на них. Взгляните на крокодила, у которого эта часть мозга отсутствует. Богата ли его эмоциональная жизнь? То-то же.

image
Единственная эмоция, приходящая на ум, это «Я сейчас, блин, тебя проглочу»

Эти отделы мозга называются краевой, или лимбической системой (хотя многие учёные утверждают, что это обманчивый термин и эта система не является независимой). Также вам нужно знать названия (и притвориться, что вы понимаете, что они означают) мозжечковая миндалина и гиппокамп. Миндалина – небольшая вещичка, связываемая обычно с обработкой страха, агрессии и связью памяти с эмоциями. Если удалить миндалину у мыши (или человека), они становятся очень кроткими и перестают реагировать на то, что обычно вызывало ярость или страх. Гиппокамп выглядит, как морской конёк и обеспечивает работу долговременной памяти. Один из самых известных пациентов в истории нейрологии, у которого с обеих сторон был удалён гиппокамп, мог вспомнить то, что происходило с ним в прошлом, но был совершенно неспособен к формированию новых воспоминаний (страдал антретроградной амнезией). Через час после ссоры с медсестрой он мог дружески поприветствовать её и спросить, кто она такая. При этом повреждение влияло только на работу его сознательной памяти, но не влияло на выучивание двигательных навыков. Он мог выучить сложную двигательную задачу и не помнить об этом.

image
Светлым отмечены регионы, принадлежащие к лимбической системе

Последней появилась та часть, о которой вы обычно думаете, услышав слово «мозг». Кора головного мозга, с её морщинками и углублениями. Это последняя порция мороженого, покрывающая глубинные структуры мозга, которые мы только что обсудили. В общем нужно знать, что кора разделена на два полушария, каждое из которых состоит из четырёх регионов (или «долей»).

image

Самая мелкая из них расположена в задней части головы, называется затылочной долей и отвечает за зрение. Зрительные сигналы проходят туда от глаз через весь мозг, чтобы затем их наделили смыслом и пережили сознательно. Если повредить этот регион, это может привести к различным нарушениям зрения: можно перестать видеть цвета или движение, перестать распознавать объекты – допустим, вы понимаете, что видите металлическую штучку, обычно используемую для еды, но не знаете, как, чёрт возьми, она называется (это называется визуальной агнозией). Доля, находящаяся за ушами, называется височной. Самой известной её функцией является обработка слуха и распознавание языка. Также у неё множество дополнительных свойств – обработка ритма, высоты звука и других функций обработки музыки, что позволяет вам наслаждаться Тейлор Свифт (или какая там у сегодняшних детишек крутая музыка) и сохранять понятия и смысл слов. Повредив эту долю, вы будете испытывать очень неприятные вещи. Существует слуховая агнозия, когда вы слышите звуки, но не понимаете их – например, услышав полицейскую сирену, вы не поймёте, что она значит. Есть сенсорная афазия, когда вы не понимаете речь и испытываете трудности с выражением своих мыслей.



Третья доля находится над височными и называется теменной. Там расположена соматосенсорная система, связанная со всеми чувствами и ощущениями снаружи и изнутри вашего тела. Эта доля позволяет вам чувствовать прикосновение меха котёнка, боль от удара головой и стонущие после вчерашних упражнений мускулы. Уверена, что вы будете удивлены, если я скажу, что этот симпатичный молодой человек находится в непосредственной связи с вашим регионом, отвечающим за ощущения.

image

Его зовут «сенсорный гомункул» и он символизирует то, как ваше тело представлено в мозге. В соматосенсорной коре существуют отдельные части, связанные с частями тела, обрабатывающие ощущения, приходящие от них. Как вы могли заметить, ваши губы гораздо чувствительнее лодыжек; соответственно, часть мозга, ответственная за губы, занимает больше места (и нарисована у гомункула большего размера). Кроме этого, теменная доля играет важную роль в обеспечении внимания (особенно в правом полушарии). Если правая теменная доля поражается инсультом или другим недугом, может проявиться состояние, называемое «пренебрежением». Именно так оно и проявляется – вы игнорируете одну из частей вашего мира (левую). Вы не причёсываете, не бреете и не наносите косметику на левую часть лица, вы игнорируете левую часть тела и можете даже не распознавать вашу левую конечность, как свою собственную.

image

Последний, но не менее важный регион – лобная доля. Она чрезвычайно важна для того, что вы называете личностью, или осознанием себя. Эти регионы не занимаются такими низшими занятиями, как сортировка сенсорной информации; они отвечают за то, что называется исполнительными функциями: планирование, принятие решений, контроль над эмоциями, концентрация внимания на нужных вещах и решение задач. Повреждение этих частей не приведёт к немедленному проявлению таких явных нарушений, как пренебрежение или агнозия, но всё равно незаметно сыграет с вами злую шутку. Рассмотрим дело Финеаса Гейджа, человека, череп которого был пронзён железным штырём, уничтожившим почти всю левую часть лобной доли.

image

До несчастного случая это был дружелюбный и работящий человек. После этого Финеас превратился в импульсивного человека, не мог следовать своим планам и соблюдать баланс между «интеллектуальными способностями и животными наклонностями». Но его уровень интеллекта, память и общее функционирование не пострадали (он даже сам дошёл до доктора сразу после происшествия, описывая его в деталях и чихая частичками своего мозга). В результате в происшествии пострадала лишь его личность. Лобные доли очень многогранны: у пациентов, страдающих беспокойством, связь лобных долей с мозжечковой миндалиной более слабая (и следовательно, более слабый контроль эмоций). Также они отвечают за то, какой опыт будет перенесён в долговременную память, а какой – забыт и прочее. Кроме того, в лобной доле находится двигательная область коры головного мозга, отправляющая сигналы мускулам и обеспечивающая возможность двигаться. А работы у неё много: даже такая простая на вид задача, как схватить бутерброд, требует множества подсчётов – какие мускулы в каком порядке использовать и т.д. и т.п. Интересно, что когда-то люди думали, что научить робота играть в шахматы будет сложнее, чем научить его бегать. Но Deep Blue уже победила Каспарова, а попытки заставить роботов двигаться выглядят примерно так (прям как я на физкультуре в старших классах школы):



Так что, если вы спросите меня, то вопрос о том, как этот склизкий сгусток жира позволяет нам разбираться в загадках Вселенной и задавать вопросы и о смысле жизни, остаётся одним из самых сложных.

Средняя зарплата в IT

110 000 ₽/мес.
Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 8 512 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
Реклама
AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

Подробнее

Комментарии 31

    –8

    Недавно же была статья про мужика, у которого 90% мозга водянка сожрала, и вроде человек вполне с нормальным сознаем, может и не в мозге это сознание тогда.
    А я лично, пока не увижу сознательного робота, не поверю, что сознание человека в мозгу происходит. Верю, что после смерти тела, мое сознание не умрет, а продолжит путь!

    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        –6

        Похоже ты знаешь, что то, чего не знают остальные...

          0
          Возможно речь идет о проблеме философского зомби. Если создать биоробота, который может воспринимать сигналы и выдавать вполне человеческие реакции в ответ (просто по принципу ответа обученной нейросети на тот или иной раздражитель) — то можно ли утверждать, что он реально чувствует и сознает все, или это только правдоподобная имитация?
            0

            Философский зомби (ФЗ) — это абсолютно точная копия человека, в том числе и по поведению, но не обладающая сознанием. Ответ на вопрос "Может ли существовать философский зомби?" никогда не будет получен по определению (с физической точки зрения ФЗ неотличим от человека обладающего сознанием).


            К посту aivs, не относится практически никаким боком. Разве что как карт-бланш на рассуждения на тему физически необнаружимых сущностей.


            Да, в принципе, можно рассматривать пост aivs как веру в существование "философской души", которая существует отдельно от физического тела, никак не влияет на тело или мозг, но отражает всё, происходящее с мозгом, обладает некоторым объемом самостоятельной памяти и вычислительными мощностями, для того чтобы забэкапить информацию, потерянную в результате забывания или повреждения мозга, а также механизмами детектирования необратимого повреждения мозга, и последующего трансфера забекапленной личности в какую-нибудь иную реальность, где… ну и т.д. и т.п.


            В принципе, это может быть и реальностью, если существа, запустившие симуляцию нашей Вселенной, не поскупились на разработку ПО, реализующего такие функции.

              0
              Я к тому, что пока еще рано утверждать, что некие психические акты тождественны определенной конфигурации электрической сети, все-таки это разные сущности: например, ощущение красного цвета (или радость, желание) — и пусть даже очень сложная сеть маршрутов движения электронов (сами нейроны — это только инфраструктура, транспорт, нечто что можно при желании заменить искусственным или обойтись без них, если подавать на приемник то что ушло из источника. Аналогия с почтой: отправитель написал письмо, почта доставила, получатель прочитал письмо; промежуточный этап доставки — это бег электронов по нейронам, его при желании можно опустить, если сразу подавать сигнал в место назначения — тот же сигнал, который ушел из источника. Только непонятно, где в этой сети пункт назначения).
                0

                По-моему, пример философского зомби отлично показывает, что не имеет никакого практического смысла рассматривать сознание как сущность, которую можно отделить от физических процессов. Если использовать вашу аналогию с почтой, то в доме адресата сидит робот, который механически обрабатывает письмо, а настоящий читатель письма находится неизвестно где или его вообще нет, и это никак нельзя определить наблюдая за роботом или изучая его внутреннюю структуру.


                что пока еще рано утверждать, что некие психические акты тождественны определенной конфигурации электрической сети

                Возможность существования философского зомби делает невозможным переход от "пока ещё рано утверждать" к "уже возможно утверждать". Поэтому, если мы хотим хоть как-то продвинуться в изучении сознания, придётся принять постулат "Физические системы, устроенные определённым образом, обладают сознанием. Философского зомби не существует".


                Только непонятно, где в этой сети пункт назначения

                И никогда не будет понятно, если не принять вышеуказанный постулат.


                Дальше уже можно выдвинуть гипотезу, что часть электрохимических процессов в мозгу представляет собой информационную систему, интерпретирующую доступную ей часть электрохимической активности мозга (включая активность, являющуюся частью её собственной деятельности) как свои собственные ощущения и переживания.

          0
          Вот если бы была статья про мужика вообще без мозга — это да.
          А второе упомянутое вами верование с первым не противоречит. Надо же сознанию где-то находиться.
            0
            Я думаю, что если уж приводить в пример Deep Blue, а не какой-нибудь chesshotel.ru, то и в противовес нужно видео из Boston Dynamics, например, публиковать, а не ерунду из статьи.
              0
              > И эти электрохимические процессы, которые я описала, происходят за доли секунды.
              Кто же автор этой замечательной статьи?
              Очевидно, забыли упомянуть о самом новой области коры — неокортекс.
            +4
            >Интересно, что когда-то люди думали, что научить робота играть в шахматы будет проще, чем научить его бегать.
            Похоже с этим предложением что-то не то.
              +3
              Интересно, что когда-то люди думали, что научить робота играть в шахматы будет проще, чем научить его бегать. Но Deep Blue уже победила Каспарова, а попытки заставить роботов двигаться выглядят примерно так

              Прочитал это предложение четыре раза, но так и не понял, как в слове «проще» сделать столько опечаток.

              P.S. Я всегда буду жать F5 перед отправкой комментария…
                0
                Лучше жмите не f5, а на иконку личного сообщения.
                  0
                  Спасибо! Я совсем забыл, что они тут тоже есть. В следующий раз действительно буду отправлять ЛС.
                0
                >познакомьтесь с вашим хозяином и повелителем
                А кто тогда Я?
                  0
                  Тут скорей «познакомьтесь с апартаментами для вашего сознания и остальной администрации организма»
                  –3
                  В тему. Наталья Бехтерева. Лабиринты мозга.: Ч1, Ч2, Ч3

                  Маленькая цитата:
                  — Чем можно объяснить «сны с продолжением»? Актриса Светлана Крючкова рассказывала, что ей из года в год снится один и тот же среднеазиатский город, в котором она никогда не была. Улочки, залитые солнцем, глиняные заборы, арыки…

                  — Ей там хорошо? Ну и слава богу. Вижу, что вам хочется притянуть сюда веру в реинкарнацию (переселение душ. — Авт.) — что она это видела в каких-то других жизнях. Но этот феномен не доказан наукой. Скорее всего, город снов сформировался под влиянием книг, кинофильмов, стал как бы постоянным местом мечты. Я думаю, что Светлану Крючкову тянет к чему-то еще не испытанному в жизни, но очень хорошему. Тут все более-менее ясно… А вот отчего мне квартиры снятся — совершенно не понимаю!

                  — Вещие сны, «сны в руку» — это получение информации извне, предвидение будущего, случайные совпадения?

                  — Сколько за жизнь человек видит снов? Бесконечное множество. Иногда — тысячи в год. А из них вещих получается ну один, два. Теория вероятности. Хотя жил и монах Авель, который предсказывал будущее царских семей, и Мишель Нострадамус, и другие пророки. Как к этому относиться? Я сама за две недели со всеми подробностями увидела во сне смерть моей матери.


                  Иногда здравый научный смысл и личный опыт вот так вот неожиданно конфликтуют в одном абзаце.

                  Её очень полезно почитать тем, кто «точно знает» что думает мозгом :)
                    +2
                    Вместе с тем, Н. П. Бехтереву критиковали за терпимое отношение к мистике и, как утверждалось, некорректно поставленные эксперименты по проверке экстрасенсорных способностей[7], в том числе со стороны Комиссии по борьбе с лженаукой РАН[8][9].
                    0
                    Хорошая подача сложной темы, спасибо.
                    Продолжение будет?
                      +1
                      А по мне так ужасный текст: штучечки/шуточки. Уровень погружения в тему поверхностный. «Мозг для самых маленьких».
                      0
                      Как соотносятся между собой скорость биоэлектрического потенциала и скорость света?
                        0
                        Очень плохо соотносятся.
                          0
                          Имел в виду, во сколько раз скорость биоэлектрического потенциала меньше скорости света. Если вообще меньше. Или в научном мире никого не интересует вопрос скорости передачи данных от рецепторов в мозг и обратно?
                              0
                              Такая низкая? Разочарован
                                0
                                Наоборот, нужно восхищаться мозгом, потому что ему приходится работать со столь медленными элементами и он сумел каким-то чудом подстроиться под такие ограничения.
                        +1
                        Текст странный. Ощущение, что автор случайным образом пересказывает все то немногое, что он помнит о мозге. Для не имеющих мозговедского образования это должно выглядеть так: «Что такое Интернет? В интернете много процессоров с множеством ножек. Но все они важны. А ДНС-сервера обеспечивают нас возможностью разрешения доменных имен. Ну правда прелесть? Посмотрите на крокодила — у него нет проблем с ДНС. Был еще случай, когда бухгалтер Мария Петровна скачала файл из Интернета и не смогла закачать обратно. Вот так он устроен»
                          0
                          Мне кажется, что если вы немного дополните в подобном формате свой комментарий, то сможете издать книгу-бестселлер. Людям, зачастую, не нужно глубокое понимание предмета, людям нужны лишь темы для общения, высказывания мнений.
                            0
                            Простите великодушно, но я такие бестселлеры подвергал бы еще более жесткой обструкции, чем переписку Энгельса с Каутским. Имхо, гораздо лучше, вместо словесной «окрошки», давать пусть сжатые, но цельные куски с обязательной «расшифровкой» всех терминов и названий.
                            Написали «Из чего сделан мозг?» — будьте добры, пусть кратко, но упомянуть не только нейроны, но и макроглию, микроглию, оболочки, синусы, сосуды, желудочки и т.д. вплоть до сетчатки глаза, которая есть, фактически, часть мозга вынесенная на периферию. Там масса всего интересного.
                              0
                              Я не очень понятно изъясняюсь, порой. Согласен с вами полностью, и был согласен ещё в предыдущем комментарии, неумело иронизируя по поводу уровня материала, достаточного для «пипл схавает».
                          –1
                          Интересно, что когда-то люди думали, что научить робота играть в шахматы будет сложнее, чем научить его бегать.


                          Причина неуклюжести робота в примитивных моторах с люфтом, малым количеством сочленений, большой инерционностью и отсутствием датчиков в конечностях. И наоборот, если какая-нибудь крылатая ракета оснащена всеми датчиками, она реагирует быстрее и точнее мозга, на сверхзвуковой скорости наводясь точно в цель. Ракеты ПВО еще и крутятся вокруг своей оси для стабилизации траектории достаточно быстро, при этом наводятся с точностью до метров, по возможности преодалевая маневры уклонения жертвы и системы защиты (хотя то же самое примерно делает и стрекоза в полете). Но у ракеты ускорение под 50G, органический мозг нервно курит в сторонке.

                          Далее интересно самое важное по теме мозга. В области IT нужна совсем небольшая часть мозга,

                          … Признавая, что весь мозг лежит в основе осуществления интеллектуального мышления, один конкретный лепесток, лобные доли, имеет особую роль: он отвечает за планирование, мониторинг и решение проблем. Размер имеет значение здесь. Объем серого вещества в лобной доле мозга является предиктором IQ, даже если общий объем мозга статистически неизменный.
                          http://www.molodostivivat.ru/slovo-nayke/mozg-i-struktura-iq.html


                          Итого за все достижения в науке отвечает часть мозга весом менее 100 грамм, потреблением энергии около 3 Вт, скоростью передачи информации между отделами около 100 м/с.
                          Странно что не создан сильный ИИ на порядок превосходящий лобные доли мозга (остальные отделы имитируются и превзойдены на порядки, та же Prisma находит лица в базе не из 1000 образцов как у нас, а планетарной, из миллиарда, отдел распознавания лиц человека нервно курит в сторонке, хоть он и весьма большой и значимый). Электронные мозги на порядок мощнее человеческих, скорость обмена информации 300 000 км/с, а не 0.1 как у нас, на порядки выше доступная энергетика, мегаватты против 2 Вт у человека.
                          Сравнивая несравнимое, можно сделать вывод, что план максимум органической жизни, стать бутлоадером ИИ, а далее будет как то так скорее всего.

                          И еще из интересного, мозг и нервы старательно тянут баги с тех времен, когда работали еще в рыбах, пример возвратный нерв, в рыбах гортань и грудь были одним, но млекопитающие ничего не меняли в пути прохожденя нерва 300 млн. лет по принципу «работает не трожь»:
                          Нерв называется «возвратным», потому что он иннервирует мышцы гортани, проходя по сложной возвратной траектории: отходит от блуждающего нерва, который спускается из черепа в грудную клетку, и поднимается обратно к гортани.

                          А у жирафа между прочим это под 4 метра лишнего нерва, который идет от мозга в грудь и обратно к гортани. И таких пережитков тысячи. Удивительно что со всем этим балластом, на примитивной основе стало возможно формирования разума хоть в какой-то форме.

                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                          Самое читаемое