Що таке людський мозок?
Це головний орган центральної нервової системи переважної більшості
Незважаючи на значний прогрес у вивченніголовного мозку в останні роки, багато в його роботі до сих пір залишається загадкою. Функціонування окремих клітин досить добре пояснено, проте розуміння того, як в результаті взаємодії тисяч і мільйонів нейронів мозок функціонує як ціле, є лише в дуже спрощеному вигляді і вимагає подальших глибоких досліджень.
Головний мозок людини:
1. Півкуля великого мозку (кінцевий мозок)
2. Таламус (проміжний мозок)
3. Гіпоталамус (проміжний мозок)
4. Середній мозок
5. Міст
6. Мозочок
7. Довгастий мозок
8. Спинний мозок
Клітини мозку включають нейрони (клітини, які генерують і передають нервові імпульси) і гліальні клітини, що виконують важливі додаткові функції.
Мозок важить півтора кілограма та містить 100 млрднейронів (це в 15 разів перевищує населення земної кулі). Крім того, в мозку є гліальні клітини, яких удесятеро більше, ніж нейронів. Насамперед вважалося, що гліальні клітини лише утримують нейрони поруч один з одним. Новітні дослідження однак показують, що гліальні клітини, якими людський організм має у більшій кількості, ніж будь-який інший, мають вирішальне значення для хімічної передачі інформації і тим самим для всіх процесів у головному мозку, а також для довготривалої пам'яті.
Навіщо вивчати людський мозок?
Будь-який орган людського тіла досліджують у першучерга для того, щоб навчитися його ефективно лікувати у разі потреби. Але мозок — система надто складна та цікава, щоб обмежуватися утилітарним підходом. В університетах світу існують сотні лабораторій, які вивчають різні аспекти мозкової діяльності.
Одні фокусуються на конкретних типах розладівпсихіки - наприклад, на шизофренії. Інші - на сні. Треті - на емоціях. Четверті хочуть з'ясувати, що відбувається з мозком, коли людина перебуває у стресовому стані або вживає алкоголь: цим займається в тому числі лабораторія психофізіології Інституту психології РАН.
Результатом таких досліджень далеко не завждистає метод вирішення якоїсь конкретної проблеми, пов'язаної з мозковою діяльністю. Нейроучені нерідко отримують інформацію, яка головним чином допомагає нам краще зрозуміти специфіку відносин між людьми і з'ясувати, наприклад, за якими ознаками ми ранжуємо оточуючих на «своїх» та «чужих».
Є лабораторії, які займаються одночасноі прикладними, і фундаментальними дослідженнями. У 2012 році вчені з Єврейського університету в Єрусалимі створили пристрій, що дозволяє незрячим людям «бачити» за допомогою слуху. Воно складалося з очок і невеликої камери, яка фіксувала візуальну інформацію, а спеціальна програма перетворювала її в звукові сигнали.
Також передбачається, що одним із результатівскрупульозного, різнобічного вивчення мозку стане можливість створення штучного інтелекту. У 2005 році стартував знаменитий багатомільярдний проект Blue Brain Project, метою якого було зробити комп'ютерну модель людського мозку та змоделювати свідомість.
Головний мозок людини (фіксований у формаліні)
За допомогою чого сьогодні вивчають людський мозок?
Існуючі на сьогоднішній день методи дослідження мозку можна ранжувати, спираючись на два критерії.
- Перший – частота зняття інформації: вона варіюється від мілісекунди до кількох секунд.
- Другий – просторовий дозвіл: наскільки детально ми можемо розглянути сам мозок.
Так, електроенцефалографія здатна збиратидані з дуже великою частотою. Зате фМРТ (функціональна магнітно-резонансна томографія) дозволяє охоплювати квадратні міліметри мозку, а це досить багато, оскільки в одному квадратному міліметрі - близько 100 000 нейронів.
Також існують магнітна енцефалографія,позитронно-емісійна томографія, транскраніальна магнітна стимуляція. Методи зазвичай вдосконалюються в сторону неінвазивності: нам хочеться якомога більше дізнатися про мозок живої людини з мінімальними наслідками для його здоров'я і психологічного стану. При цьому саме з появою фМРТ вчені стали досліджувати буквально все підряд аспекти мозкової діяльності. Ми можемо взяти практично будь-який тип поведінки і бути впевненими в тому, що в світі обов'язково знайдеться лабораторія, яка вивчає його за допомогою фМРТ.
Загальнодоступні способи діагностики мозку:
- УЗД головного мозку.Найбільш поширеним дослідження у всіхнапрямках є УЗД. Існує і УЗД головного мозку. У цьому дослідженні для перевірки мозку використовується ультразвук, безпеку якого доведено багаторазовими дослідженнями. Його вплив не накопичується і дозволяє проводити дослідження з частотою, з якою потрібно.
- МРТ головного мозку.Метод нешкідливий, тому що іонізуюче опроміненнявідсутній. Проводити процедуру можна в міру необхідності, але отримати результат відразу не вийде. Іноді на розшифровку і постановку діагнозу може піти від декількох десятків хвилин до кількох днів.
- ПЕТ мозку.Абревіатура розшифровується якпозитронно-емісійна томографія. Її основним завданням є діагностика метаболізму головного мозку при ряді захворювань. Для цього проводиться оцінка різних процесів, які відбуваються в тканинах мозку на клітинному рівні.
- КТ голови та головного мозку. Комп'ютерна томографія не просто даєможливість отримати детальне зображення мозку у перерізі, а й дозволяє визначити положення утворень чи ушкоджень, і навіть їх масштаб. Процедура вважається досить безпечною, але променеве навантаження все одно є. На це треба звертати увагу при виборі частоти досліджень та поєднанні з іншими рентгенівськими дослідженнями.
Нові методи дослідження мозку
Нові технології дозволяють нам краще зрозуміти пристрій мозку, проте їх функціонал більш точковий. Наприклад, наприкінці жовтня вчені винайшлимікроскоп нового типу, який дозволяє побачити біологічні тканини крізь непошкоджений череп.У ньому використовується комбінація апаратної та програмної адаптивної оптики для відновлення зображення об'єкта.
Група дослідників під керівництвом професораЧои Воншіка з Центру молекулярної спектроскопії і динаміки Інституту фундаментальних наук (IBS) в Сеулі, Південна Корея, зробила великий прорив в оптичної візуалізації глибоких тканин. Вона розробила новий оптичний мікроскоп, який може отримувати зображення через непошкоджений череп миші. У результаті вченим доступна мікроскопічна карта нейронних мереж в тканинах мозку без втрати просторового дозволу.
Ще одна гучна розробка:мозкової чіп Ілона Маска. Він, за словами розробників, дозволить людямчути звуки за межами звичайних частот. Основна мета розробників - створення технології, яка дозволить імплантувати електронні інтерфейси паралізованим людям, щоб ті мали можливість використовувати для спілкування комп'ютерну техніку і смартфони.
Вчені Neuralink планують використовуватиспеціальні «нитки» товщиною в 4-6 мкм кожна, здатні передавати інформацію на головний процесор. Ці «нитки» будуть імплантовані в людський мозок. Теоретично використовувати їх можна як завгодно. Тут дійсно може зайти мова про вдосконалення здібностей людини.
У «пучку» з шести нейроніта міститься 192електрода, які імплантуються в мозок за допомогою робота-хірурга. В ході операції хірург намагається уникати взаємодії з кровоносними судинами, що мінімізує запальні процеси.
Інший новий винахід:наночастинки, які вміють проникати в мозок.З їхньою допомогою можна буде прискорити створення ліків від хвороб Альцгеймера, Паркінсона та інших нейродегенеративних захворювань.
Наприкінці липня «Хайтек» докладно писав про те, як технології майбутнього вже працюють на благо людей: йшлося провживлення в мозок нейроінтерфейсів.Йдеться про систему, яка забезпечуєвзаємодія між мозком і комп'ютером і таким чином дозволяє їм обмінюватися інформацією один з одним. Найпростіший приклад – це генерація команд для зовнішнього устрою за допомогою активності мозку. Зовнішнім пристроєм може бути комп'ютер, програма, робот, дрон, протез, екзоскелет і все, що завгодно. Сфера застосування таких інтерфейсів є дуже широкою.
Що ми ще не знаємо про мозок?
За весь час досліджень вчені так і не знайшлирізницю в будові мозку генія і звичайної людини. Швидше за все, відмінності відбуваються в поки невловимому нами взаємодії між нейронами. Можливо, тут може грати роль якась патологія. Сама по собі патологія зробить людину генієм.
Досі невідомо, ніж людський мозоквідрізняється від мозку тварини. І, більше того, незрозуміло, чому наш мозок виник саме в такому вигляді, адже спочатку для виживання він не потрібен був нам такого розміру. Ми досі не знайшли перехідного містка між пітекантропом та людиною розумною. У нас є гени неандертальців, але чомусь вони в якийсь момент звернули убік, не пішли далі разом з нами, теж незрозуміло.
І, зрозуміло, вчені досі не з'ясували, якнаш мозок працює цілісно: якщо функції окремих областей зрозумілі, то як ця «машина» функціонує в сукупності, досі невідомо.
Читати також
Знайдено передбачуване царство зниклих хеттів. Що виявили археологи?
Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне
Біологи з'ясували, як виявляти сперматозоїдів-переможців