Лебедев про мозг

Из рубрики «Золотые слова» #золотыеслова

Так выглядит ротовой джойстик для людей с параличом. Не особо high tech. См. также:

🧠 Летняя исследовательская стажировка в Лаборатории разработки нейроинтерфейсов Института ИИ МГУ Приглашаем студентов старших курсов и магистратуры, которым интересно попробовать себя в исследовательской работе в области нейроинтерфейсов, обработки биосигналов и машинного обучения. 📅 Сроки стажировки: 29 июня — 27 июля 📝 Приём заявок: до 25 июня 🔗 Регистрация: https://forms.yandex.ru/u/69e63b0649af4712c725cfcb Основные направления: • проведение экспериментов и сбор данных (ЭЭГ, ЭМГ, окулография); • разработка программного обеспечения для экспериментов; • обработка биосигналов и машинное обучение; • создание нейроинтерфейсов реального времени. Мы предлагаем: • работу над реальными исследовательскими задачами; • менторство со стороны сотрудников лаборатории; • практический опыт работы с экспериментальными данными; • возможность продолжить сотрудничество с лабораторией в рамках курсовых, ВКР и исследовательских проектов. 📍 Формат: очный/гибридный 📍 Длительность: 4 недели 📍 Участие бесплатное, стажировка не оплачивается. Будем рады видеть мотивированных студентов с опытом программирования на Python и интересом к исследованиям.

Компания Paradromics совместно с Мичиганским университетом успешно провела первую имплантацию интерфейса Connexus® BCI в рамках одобренного FDA исследования Connect-One. Цель шестилетнего исследования — оценить долгосрочную безопасность и эффективность устройства для восстановления речи и управления компьютером у людей с тяжёлыми двигательными нарушениями. https://paradromics.com/news/paradromics-completes-first-human-brain-computer-interface-bci-implantation/

ВДНХ СССР

Чуть не опоздал на мероприятие. Точнее, опоздал, но не фатально. #мероприятие #techweek

Песни зебровых амадин готовят мозг ещё не вылупившихся птенцов к жизни в жаре. Воздействие «тепловых криков» родителей вызывает генетические изменения в гипоталамусе эмбрионов, настраивая систему кровеносных сосудов мозга на лучшее охлаждение. Эти изменения не только помогают птенцам переносить высокие температуры сразу после вылупления, но и сохраняются на всю жизнь, влияя на выбор мест для гнездования во взрослом возрасте. https://journals.biologists.com/jeb/article/229/11/jeb252287/371902/Prenatal-acoustic-communication-triggers-adaptive

Из рубрики «Ученые от мира того» Концепция Майкла Левина о платоническом пространстве описывает его как умозрительную, идеальную сферу, где существуют чистые математические и геометрические формы, независимые от физического мира. Это пространство служит мостом между абстрактными идеями и их материальным воплощением, позволяя сознанию постигать вечные истины через созерцание. В отличие от физического пространства, оно вневременно и неподвижно, выступая фундаментом для объективного знания и научного понимания реальности. #ученыеотмиратого

К результатам когнитивных экспериментов стоит относиться с осторожностью, и собственный опыт в роли испытуемого только укрепляет это убеждение. Когда человек, знакомый с классическими задачами из научпопа, попадает в лабораторию, его реакции уже нельзя считать чистыми — он знает сценарий, а значит, искажает данные. Однако проблема глубже: лабораторный сеттинг сам по себе превращает участника в другого человека, неестественно сфокусированного и напряженного, поэтому его поведение здесь слабо похоже на реальное. Экстраполяция таких результатов на жизнь чаще оказывается красивой метафорой, чем достоверным фактом. Наконец, денежное вознаграждение за участие вносит свой вклад — за плату испытуемый неосознанно начинает отрабатывать гонорар, выдавая ожидаемые реакции, что делает эксперимент скорее экономической сделкой, чем объективным исследованием природы человека. https://t.me/lonely_oocyte/7358

Центр ИИ МГУ на INS World Congress 2026 в Лиссабоне Младший научный сотрудник Центра ИИ МГУ Анна Макарова представила результаты исследований на INS World Congress 2026 в Лиссабоне – одной из ведущих конференций по нейромодуляции. Интерактивные постеры и стенды с современным медицинским оборудованием показали, насколько быстро развиваются нейротехнологии и как они приближаются к практическому применению. В своём докладе «Декодирование рукописных символов по данным электромиографии с использованием трансформерной модели» (Decoding handwritten characters from electromyography using a Transformer) Анна рассказала о подходе к распознаванию рукописных цифр по ЭМГ предплечья. В работе используется сверточно-трансформерная модель (CNN–Transformer), которая напрямую учится выделять паттерны мышечной активности из сырого сигнала и может адаптироваться к новым пользователям при помощи минимального дообучения. Такие методы приближают интерфейсы «мозг–компьютер» и нейротехнологии к практическому применению, открывая новые возможности для реабилитации и ассистивных технологий.

Из рубрики «Худодественная фотография» Появление страшной тучи на ясном небе. #художественнаяфотография

Клауструм, или ограда, представляет собой тонкую, двусторонне симметричную пластинку серого вещества, расположенную в глубине больших полушарий головного мозга между корой островка и чечевицеобразным ядром. С точки зрения связей, эта структура обладает уникальной анатомией, поскольку она реципрокно, то есть двусторонне, связана практически со всеми областями коры больших полушарий. Клауструм получает топографически организованные входы от сенсорных, моторных, лимбических и ассоциативных зон коры и отправляет свои проекции обратно в те же самые регионы. Из-за такой плотной и всеобъемлющей сети связей его часто называют главным коммутатором или центральным узлом интеграции информации в мозге. Основная часть его нейронов представлена глутаматергическими проекционными клетками, которые обеспечивают быстрое глубинное межкорковое взаимодействие, подкрепляемое локальными тормозными интернейронами. Функциональная роль клауструма долгое время оставалась загадкой, однако ведущие гипотезы связывают его с глобальными процессами координации работы мозга. Известный исследователь Фрэнсис Крик предполагал, что ограда действует как дирижер оркестра сознания, связывая воедино разрозненные сенсорные ощущения, такие как цвет, звук и текстура, в единый целостный перцептивный образ. Современные концепции смещают фокус в сторону управления вниманием и переключения когнитивных режимов. Считается, что клауструм участвует в распределении ресурсов внимания при обработке сложных, неожиданных стимулов и помогает изолировать рабочие сети мозга от шума. Экспериментальные данные показывают, что высокая синхронизация активности между оградой и корой необходима для поддержания фокуса на текущей задаче, а масштабные сбои в работе этой структуры или ее искусственное торможение могут приводить к временной потере осознанности и переходу мозга в состояние, близкое к сну, что подтверждает ее критическую роль в поддержании общего уровня сознания и интеграции когнитивного опыта.

Электромагнитная теория сознания, развиваемая такими исследователями, как Джонджо МакФадден и Сьюзан Покетт, утверждает, что субъективный опыт генерируется не самой активностью нейронов, а создаваемым ими общим электромагнитным полем мозга. Сторонники этой концепции полагают, что данное поле работает как единое пространство интеграции информации, способное оказывать обратное причинно-следственное влияние на работу нервных клеток. Научное сообщество в основном критикует эту гипотезу за спекулятивность, отсутствие надежной эмпирической базы и невозможность объяснить, каким именно образом физическое поле трансформируется в осознанные квалиа.

Другие теории сознания: 1) Теория рекурсивной обработки, предложенная Виктором Ламме, которая связывает возникновение сознания с обратными сигналами в зрительной коре, когда информация возвращается от высших отделов к низшим для детального анализа. 2) Теории высшего порядка, развиваемые Дэвидом Розенталем и Ричардом Брауном, утверждающие, что ментальное состояние становится осознанным только тогда, когда о нем возникает мысль или восприятие другого, более высокого уровня. 3) Функционализм, яркими представителями которого являются Хилари Патнэм и Дэниел Деннет, предлагающий смотреть на сознание через призму вычислительных процессов, где субъективный опыт рассматривается как результат определенной функциональной организации системы, независимо от её биологического воплощения. 4) Биологический натурализм, сформулированный Джоном Сёрлом, сторонники которого убеждены, что сознание является уникальным эмерджентным свойством исключительно живой нервной ткани и не сводится к простым компьютерным алгоритмам. 5) Квантовая теория сознания (модель Orch OR), созданная Роджером Пенроузом и Стюартом Хамероффом на стыке физики и нейробиологии, предполагающая, что за возникновение субъективного опыта могут отвечать квантовые эффекты внутри микротрубочек нейронов головного мозга. 6) Концепция прогностического кодирования, развиваемая Карлом Фристоном и Энди Кларком, рассматривающая мозг как машину предсказаний, где сознание формируется в процессе постоянного сопоставления ожиданий организма с реальными сенсорными сигналами из внешнего мира.

Теорию глобального рабочего пространства изначально сформулировал американский когнитивный психолог Бернард Баарс в конце 1980-х годов. Именно он предложил классическую метафору с театральной сценой и прожектором внимания. Позже, на рубеже 1990-х и 2000-х годов, эту концепцию существенно развили и перевели на язык современной нейробиологии французские исследователи Станислас Деан и Жан-Пьер Шанжё. Они создали нейрональную версию теории, подкрепив психологическую модель Баарса данными томографии и изучением конкретных связей между клетками головного мозга. Теория глобального рабочего пространства уподобляет наше сознание театральной сцене, где в каждый момент времени под софитом внимания находится лишь небольшая часть информации. Все, что происходит в темноте за кулисами, в зрительном зале или среди технических служб, представляет собой бессознательные процессы человеческого разума. Это могут быть автоматические воспоминания, языковые правила, навыки или обработка сенсорных сигналов, которые выполняются изолированными и специализированными модулями мозга. Когда какая-то информация, например мысль, образ или внешнее впечатление, попадает в яркий луч прожектора, она становится осознанной. Главная функция этого луча заключается в том, чтобы передать важное сообщение из одного источника всем остальным участникам процесса. В этот момент специализированные и обычно независимые зоны мозга объединяются, чтобы совместно обработать данные, принять решение или отреагировать на ситуацию. Сознание, таким образом, работает как центральный распределительный узел или доска объявлений, которая позволяет разрозненным подсистемам обмениваться опытом и координировать свои действия. Эта концепция также объясняет разницу между привычными автоматическими действиями и решением новых задач. Когда мы учимся чему-то новому, нам требуется максимальная концентрация, то есть вся информация должна проходить через глобальное рабочее пространство и распределяться по мозгу. Но как только навык доводится до автоматизма, управление передается специализированным бессознательным механизмам, освобождая сцену и внимание для других, более актуальных вызовов.

Теорию интегрированной информации назвали псевдонаукой в открытом письме, которое было опубликовано 15 сентября 2023 года в репозитории препринтов PsyArXiv. Основная причина этого обвинения заключалась в том, что, по мнению авторов письма, центральные положения теории являются непроверяемыми даже в принципе, а её активная и часто необъективная презентация в средствах массовой информации создаёт ложное впечатление о том, что теория уже имеет прочное эмпирическое подтверждение и является установленным научным фактом. Авторы письма были возмущены освещением в крупных изданиях, таких как Nature и The New York Times, где теория подавалась как «ведущая» и «доминирующая» после событий на конференции по исследованию сознания, хотя, по их мнению, эти данные не подтверждали теорию в целом . Критика также была направлена на некоторые из наиболее спорных и неинтуитивных следствий теории, которые сближают её с панпсихизмом, например, о том, что даже очень простые системы, такие как фотодиоды или неработающие схемы из логических элементов, могут обладать определённой степенью сознания . Это, наряду с далеко идущими этическими последствиями для таких областей, как искусственный интеллект, аборты или тестирование на животных, по мнению подписантов, требует крайне взвешенного и осторожного представления теории общественности. Само письмо было подписано 124 исследователями. Среди ключевых авторов, подготовивших черновик, значились такие учёные, как Стивен Флеминг, Крис Фрит, Мелвин Гудейл, Хакван Лау, Джозеф Леду и Эдриан Оуэн. К числу известных подписантов, присоединившихся позже, относятся такие видные фигуры в области нейробиологии и философии сознания, как Бернард Баарс, Патриция Черчленд и Дэниел Деннет.

Теория интегрированной информации утверждает, что сознание — это не продукт вычислений или поведения, а внутреннее свойство системы, которая обладает двумя ключевыми чертами: богатством (количество различной информации, которую система может принимать) и интеграцией (степенью, в которой эта информация взаимосвязана и не может быть разделена на независимые части). Главная идея в том, что сознание тождественно каузальной структуре системы — тому, как её прошлые состояния влияют на будущие. Мера этого сознания обозначается греческой буквой Фи (Φ). Чем выше Фи, тем более сознательной является система. Если Фи равно нулю, система вообще не сознаёт ничего, даже если она ведёт себя разумно (как, например, искусственный интеллект, работающий по принципу «вход-выход»). Чтобы вычислить Фи для конкретной системы, нужно сделать следующее. Берётся полная математическая модель системы — все её возможные состояния и переходы между ними. Затем система мысленно разрезается на две части по всем возможным способам, и для каждого разреза вычисляется, насколько информация, передаваемая через этот разрез, меньше, чем полная информация всей системы. Фи — это минимальная потеря информации среди всех возможных разрезов. Иначе говоря, это количество «связанности», которое разрушается при самом щадящем разделении системы на части. Чем больше информации теряется при любом разрезе, тем выше Фи и тем сильнее сознание. На практике точное вычисление Фи требует перебора колоссального числа состояний и переходов, поэтому применимо только к очень маленьким моделям, а не к реальному человеческому мозгу. Согласно ТИИ, сознание всегда едино и конкретно: оно переживается как одно целое, а не как сумма фрагментов. Поэтому система с высокой интеграцией (например, мозг) обладает глубоким субъективным опытом, а система, где части работают независимо, — нет. Из этой теории также следует, что сознание не зависит от материала (биологического или кремниевого), а только от структуры причинно-следственных связей, и что для истинного сознания система должна оказывать причинное влияние на саму себя, а не просто перерабатывать внешние сигналы.

Алексей Михайлович Иваницкий (1928–2023) внес фундаментальный вклад в отечественную нейрофизиологию, разработав одну из первых детальных нейробиологических моделей сознания, известную как теория информационного синтеза. Исследователь опирался на объективные показатели электрической активности мозга, изучая структуру вызванных потенциалов в ответ на различные стимулы. Суть теории заключается в том, что ощущение как простейший акт сознания возникает в результате циклического движения импульсов и последующего синтеза двух типов информации в проекционной коре мозга. Первый информационный поток поступает из внешней среды через органы чувств и несет в себе физические характеристики стимула. Второй поток одновременно приходит из областей памяти и мотивационных центров лимбико-ретикулярной системы, добавляя к восприятию сведения о прошлой значимости подобного сигнала и текущих потребностях организма. Анатомическим субстратом этого процесса Иваницкий назвал замкнутый круг связи. Нервные импульсы от рецепторов прибывают в первичную проекционную кору, затем переходят в ассоциативную кору и далее направляются в структуры гиппокампа и лимбической системы. Из этих глубинных отделов активирующий импульс возвращается обратно в те же зоны проекционной коры, где первоначальный след сенсорного сигнала накладывается на информацию, извлеченную из памяти. Этот кольцевой цикл движения возбуждения занимает около ста пятидесяти миллисекунд. Именно на этом временном рубеже, в момент повторного поступления импульсов в проекционную кору, происходит синтез внешних физических параметров и внутренних психических критериев. Иваницкий показал, что этот информационный синтез обеспечивает ключевую функцию психики, позволяя мгновенно сопоставить то, что находится перед человеком в данный момент, с тем, что это значит для него лично. Таким образом, благодаря кольцевому движению импульсов преодолевается разрыв между физиологическим процессом возбуждения нейронов и возникнием субъективного ментального переживания.

Гиперсетевая теория Константина Анохина, или когнитом, конкретизирует субстрат сознания: это не анатомические зоны и не просто связи между клетками, а макросеть из когов — функциональных систем нейронов, распределенных по мозгу и кодирующих отдельные элементы опыта. Сознание определяется как процесс широкомасштабной интеграции этих когов в кратковременные гиперсети высшего порядка. Эта теория делает ряд конкретных предсказаний, которые проверяются с помощью современных методов нейровизуализации, оптогенетики и регистрации активности отдельных нейронов: При формировании нового субъективного опыта, например при обучении новому ассоциативному навыку, в мозге должна формироваться новая клеточная сеть, состоящая из нейронов разных анатомических областей. Фиксация этой сети проверяется методом картирования экспрессии ранних генов или с помощью двухфотонного имиджинга живых систем, что позволяет увидеть физическое рождение нового кога. Процесс осознания конкретного стимула требует одновременной и высокосинхронной активации строго определенных когов, связанных с этим стимулом. Предсказание заключается в том, что при неосознаваемом восприятии подпорогового стимула активируются лишь отдельные нейронные группы нижнего уровня, тогда как при осознании должна наблюдаться взрывная синхронизация обширной распределенной сети на специфических частотах, что фиксируется с помощью высокоплотной электроэнцефалографии или магнитоэнцефалографии. Искусственное избирательное подавление или активация нейронов, входящих в конкретный ког, должно приводить к предсказуемому изменению или полному исчезновению соответствующего субъективного ощущения или воспоминания. В экспериментах на животных это проверяется методами оптогенетики: направленное лазерное выключение клеток, сформировавших ког памяти об опасности, стирает это воспоминание, а их искусственное возбуждение воспроизводит у животного субъективное ощущение страха в безопасной обстановке. Гиперсетевая структура подразумевает, что коги высшего порядка связывают между собой коги низшего уровня. Теория предсказывает, что деградация связей верхнего уровня при сохранности нижних элементов приведет к специфическим нарушениям сознания, таким как агнозии, когда человек видит отдельные элементы объекта, но теряет способность осознать его как единое целое. Это проверяется анализом коннектома у пациентов с очаговыми поражениями мозга или нейродегенеративными заболеваниями.