Мозг и ИИ (T)(O)

Статья будет дописываться ГМ -головой мозг. Разделы: 1 Мифы о головном мозге 2 Оценим память нашего мозга 3 С чего все началось. 4 Гении и таланты 5 Методы исследования работы живого мозга 6 Зрение (Одноэлементные проекции на зрительную кору) Мифы о головном мозге. Эта тема, пожалуй, самая горячая при спорах о возможностях человека. ГМ человека начинают приписывать невероятные свойства, вплоть до существования особых полей и некоего информационного поля. Даже известные специалисты в области нейробиологии иногда пишут совершенно невероятные небылицы. Многие вещи, по аналогии с вычислительной техникой, сегодня могут быть просто, с достаточной точностью, рассчитаны. Первый миф - о невероятной ёмкости "памяти" нашего мозга - её оценивает, скажем Т В Черниговская. в своей лекции она упоминает цифры в тысячи террабайт.  или : "Исследования ученых утверждают, что клетки человека способны хранить в 6 раз больше информации, чем один толстый том энциклопедии. Точных цифр пока не существует, однако «свободное место» в головном мозге оценивают в 1 петабайт (1000 терабайт), что является весьма вместительным." "Татьяна Черниговская: Мозг помнит все, мимо чего вы прошли, на что посмотрели и что унюхали Татьяна Черниговская: Мозг выдержит все, что угодно, потому что мощнее, чем мозг, во вселенной ничего нет, по сложности он может быть сравним только с самой вселенной. У нас в голове больше ста миллиардов нейронов, еще в 10 раз больше глиальных клеток, которые окружают эти нейроны, а каждый нейрон может содержать более 50 тысяч связей с другими нейронами. Если все это пересчитать, то получится квадриллион. " Тут достаточно сказать, что разделы мозга работающие как наш РАЗУМ - это где-то 1/4 -1/5 от всего нашего мозга.  Предположим это около 0,5 дм3. с учётом , что там есть ещё астроциты, аксоны и матрикс - получится не более 0,20 дм3. при размере около 0,1х0,05х0,05мм - то получим не более - нескольких млрд "Разумных" нейронов. (Он содержит около 86 миллиардов нервных клеток — нейронов ) Среднее число контактов- 50 тыс - это сильно преувеличенная цифра. Если мы примем на уровне 5 тыс это будет верхний предел. При этом, работают они параллельно, это , с одной стороны ,резко увеличивает скорость работы нашего ГМ. Ведь такты у нас очень длинные - где-то в пределах до 0,01 сек. Именно параллелизм- сила работы нашего мозга.  Итак -  оценим память нашего мозга Сначала, сделаем так : Оценим сколько вообще информации(как информации) мы получаем за 25 лет жизни. Ведь, как утверждают эти же люди - наступает золотой век творчества личности. Для этого возьмём самую ёмкую часть - зрительные образы. ( то что у нас явно работает система компрессии не хуже чем в формате МР4 ,мы можем представить.. Тогда - мы имеем 1 час видеообраза около 1 Гбайта. скажем мы помним 8 часов - день 8 Гбайт (тут мы не берём обучение, пассивное созерцание-когда информации - то и нет.. не учитываем время когда мы сами с собой- просто что-то обдумываем, осознаем что-то элементарное., детство...) итак - имеем 2,6 Тб и так , так можно набрать не более 60 Тбайтов..  Итак,   скажем: что мы можем вспомнить, что было в ближней памяти видео  - скажем месяц назад?- обрывки ( ну 1%).. год назад - кусочки из обрывков (0,1%), 10 лет назад - вообще вспышки сцен (0,01%). Можно смело утверждать, что учитывая это, мы храним не более 0,6 Гбайт в виде образов. Вся другая информация в виде Информации, суждений, стихи, и т.п. текстовая, явно в сотни раз меньше. Цифры катастрофически сжимаются..  Могу рассказать ещё и то, что помним мы образами -символами и только в процессе восполняем его- как фотографию ..т.е видео ещё более сжимается..Остаётся СУТЬ.. И ? Зачем мозгу бы тратиться на эту пустое бессмысленное хранение ? С чего все началось.. Когда-то, в далёком 2004 году на Мембране, я рассказывал об организации работы ГМ. Как ни удивительно, но основой моих рассуждений было состояние человека во время опьянения. ( Хотя, честно говоря, впервые, эта мысль мне пришла примерно в 1975 г.) Во время него люди часто теряют память, утром ничего не помнят.. Хотя, тогда мои познания в области нейронной организации работы ГМ были на самом что ни на есть первичном уровне (от которого, кстати, недалеко ушли и большие учёные в области нейробиологии) но просто мыслительный штурм этого феномена повёл меня к удивительным выводам. Так, первым был: вывод о связи памяти с процессами торможения. В это время, я активно занимался изучением генетики. Написал уже первые работы по организации генома. И подошёл к иерархии стволовых клеток. Тогда, я пришёл к мысли, что само изучение нового материала, приводит к созданию в ГМ новой области, типа математических и прочих  "шишек". Причём, создание таких областей связано с физическим "железом" - что привело меня к утверждению о появлении новых нейронов, которые должны стать центрами - концентраторами этих областей "мастерства". Тогда это вызвало бурю негодования медиков на форуме.. Они и раньше не стеснялись в своих выражениях , а тут потоки лились. Я описывал этот процесс - как продвижение нейронов к месту повышенной активности.  Теперь, мы уже не удивляемся этому утверждению. Это уже ДОКАЗАНО, клетки ГМ МОГУТ восстанавливаться. Я даже разработал технологию их восстановления, для случаев потери от травм, инсультов и т.п.. Гении и таланты Тут можно рассказать о "скрытой" части ГМ. А именно то - что мозг у каждого имеет и особенности в виде морфологического строения. При внешней нормальности может быть нейронная "глухота" . Т.е., мозг в некоторых областях мозга просто не активен, в силу врождённой дефектности. Таким образом, человек может быть представлен индивидами с уровнем "говорящей " собаки - с одной стороны и невероятным источником идей и фантазий - с другой. Это чисто физиологическая основа. Безусловно, потенциал есть у абсолютного большинства индивидов, я это смею утверждать из практики общения с людьми и анализа литературы. Человек создал инструменты позволяющие САМОРАЗВИВАТЬСЯ - это называется самообучением (книги, языки, науки, оборудование).и, самый главный-  социальное ОБЩЕНИЕ.  Кстати, утверждение, что главное человек создает в молодости - просто глупое утверждение не совсем образованных людей. По исследованиям учёных, мозг самый устойчивый орган и оценки его "работоспособности", уходят за 200 лет. При этом, если нет болезней, то и не замечены существенные потери функций. Последние исследования показали, что у более интеллектуальных индивидах, есть гораздо более активный обмен между разными областями ГМ. Методы исследования работы живого мозга. ЭЭГ, МЭГ, ПЭТ, МРТ, изучение мозгового кровотока, тепловидение и др ЭЭГ - Электроэнцефалограмма - давно разрабатываемый метод, он работает с выбранными нейронами ,их аксонами , или с областями прилегающими к местам прохождения аксонов. Информативный метод, позволяющий достаточно простыми средствами изучать активность нужных нейронов. Воспроизводимость очень высокая. МЭГ -Магнитоэнцефалография - современный метод (по- сути развитие ЭЭГ), который удобно использовать для исследования участков спинного мозга, нейронных узлов и нейронов и пучков нейронов. Проблема МЭГ в том, что при использовании для исследования головного мозга практически невозможно повторить эксперимент, точность локализации в реальной ситуации становится не совсем определённой. Уже при использовании на небольших объектах легче поставить эксперимент с более определённой локализацией активности. Без сомнения, МЭГ будет развиваться, но на сегодня необходимо много усилий для улучшения технологических возможностей. А также существенного увеличения вычислительных мощностей для работы в реальном времени.  ПЭТ - позитронно-электронная томография, к сожалению, её желательно использовать только для патологических ситуаций и достаточно редко, т.к. местное поражение тканей является достаточно обширным. ПЭТ используется только для локализации патологических процессов. МРТ - позволяет работать в достаточно медленных процессах с перемещением масс или массивных изменениях концентраций веществ ( на ядра которых настроен МРТ) и опять же, временной интервал не позволяет эффективно работать с сигналами нейронов в реальном времени в большом объёме. Из описанных выше методов практически только ЭЭГ и частично МЭГ - используются для глубоких научных исследований головного мозга.  Пример работы с использованием МЭГ , https://www.nature.com/articles/nature26147?WT.ec_... https://www.nature.com/articles/nature26147?WT.ec_id=NATURE-20180330&spMailingID=56297300&spUserID=MTc2MDA5MjI0MDYzS0&spJobID=1364581530&spReportId=MTM2NDU4MTUzMAS2 Одноэлементные проекции на зрительную кору https://www.nature.com/articles/nature26159?WT.ec_...Перевод: Абстракт Для визуализации функции человеческого мозга с помощью таких методов, как магнитоэнцефалография 1, обычно требуется, чтобы субъект выполнял задания, а их голова все еще находилась в ограничительном сканере. Эта искусственная среда делает технику недоступной для многих людей и ограничивает экспериментальные вопросы, которые могут быть решены. Например, было трудно применять нейровизуализацию для исследования нейронных субстратов когнитивного развития у детей и детей или для изучения процессов у взрослых, которым требуется неограниченное движение головы (например, пространственная навигация). Здесь мы описываем магнитоэнцефалографическую систему, которую можно носить как шлем, обеспечивая свободное и естественное движение во время сканирования. Это возможно благодаря интеграции квантовых датчиков 2 , 3, которые не полагаются на сверхпроводящую технологию, с системой обнуления фоновых магнитных полей. Мы демонстрируем человеческое электрофизиологическое измерение на миллисекундном разрешении, в то время как субъекты совершают естественные движения, в том числе кивая головой, растягиваются, пьют и играют в мяч. Наши результаты хорошо согласуются с результатами современного состояния, даже когда субъекты совершают большие движения головы. Система открывает новые возможности для сканирования любого предмета или группы пациентов с множеством приложений, таких как характеристика нейроразвивающего соединения, объекты визуализации, движущиеся естественным образом в виртуальной среде и исследующие патофизиологию нарушений движения. Неокорковые области общаются через обширные аксонные проекции, но логика передачи информации остается плохо понятой, потому что прогнозы отдельных нейронов систематически не охарактеризованы. Неизвестно, посылают ли отдельные нейроны прогнозы только на отдельные области коры или распределяют сигналы по нескольким целям. Здесь мы определяем проекционные картины 591 отдельных нейронов в первичной зрительной коре головного мозга мыши с использованием аксоновской трассировки на основе целых мозговых флуоресценций и высокопроизводительной ДНК-секвенирования генетически штриховых нейронов (MAPseq). Прогнозы были очень разнообразными и расходящимися, коллективно нацеливая не менее 18 кортикальных и подкорковых областей. Большинство нейронов нацелились на несколько областей коры, часто в неслучайных комбинациях, что указывает на существование подклассов внутрикорпоративных проекционных нейронов. Наши результаты показывают, что доминирующий способ передачи внутрикортикальной информации не основан на картировании «одного нейрон-одного целевого района». Вместо этого сигналы, переносимые отдельными корковыми нейронами, распределяются между поднаборами целевых областей и, таким образом, одновременно способствуют множественным функциональным путям. Эта статья говорит об "образном" мышлении. Как  было отмечено мной выше - мозг работает мощным "параллелизмом" . А это возможно только таким методом,технологией "образов" . Это как раз то ,о чём я писал о будущем обучения.. Нужно обучать мозг исходя из принципов его работы, а не надуманных принципов закладки материала.. ((В 2019 году группа исследователей из Калифорнийского технологического института проанализировала мозг шести взрослых людей в возрасте от 20 до 30 лет, перенесших гемисферэктомию — редкую нейрохирургическую операцию по удалению половины головного мозга. Эта процедура показана в экстремальных случаях эпилепсии и проводится аж с конца XIX века. Авторы также проанализировали мозг контрольной группы из шести здоровых людей, у которых были оба полушария. Все участники прошли функциональную магнитно-резонансную томографию.Результаты показали, что у однополушарных пациентов мозговые сети, которые отвечают за зрение, речь и многие другие функции, были на удивление целы и работают так же, как и у здоровых людей. Более того, авторы обнаружили, что связь между частями различных сетей и их плотность на самом деле выше у тех пациентов, которые перенесли гемисферэктомию. Стало быть, мозг способен не только адаптироваться к условиям, но и компенсировать потерю целостности органа без потери функциональности.j В 2014 году семилетнему мальчику, страдающему тяжелой формой эпилепсии, удалили правую часть затылочной доли, в которой располагается зрительный центр, и большую часть его правой височной доли, где находится звуковой центр. Дело в том, что наш мозг для обработки изображения использует оба полушария: левое отвечает за правую сторону нашего поля зрения, правое — за левую сторону. Когда мы смотрим прямо перед собой, наш мозг объединяет визуальную информацию в одну картинку. Мозг мальчика в отсутствие правой стороны затылочной доли адаптировался. Представьте, что вы делаете панорамный снимок и перемещаете камеру, чтобы захватить всю сцену. Именно так стала работать зрительная система мальчика. Более того, оба его глаза абсолютно здоровы и воспринимают информацию, но поскольку на правой стороне его мозга отсутствует обрабатывающий центр, этой информации попросту некуда деться. Это очередной пример пластичности: клетки мозга начинают формировать новые нейронные связи и брать на себя новые задачи. )) Сканирование мозга у 29-летней женщины было, по меньшей мере, озадачивающим. Выяснилось, что ей не хватает определенных структур мозга, которые необходимы для восприятия запахов, но ее обоняние было даже лучше, чем у среднего человека. Ученые пока не могут до конца расшифровать этот феномен, но совершенно точно ясно — мозг умеет замещать неработающие или отсутствующие центры. Именно по этой причине другая часть мозга девушки взяла на себя задачу обработки запахов. Конечно, все не так просто, скорость и способность к адаптации мозга зависит от множества факторов, в том числе от возраста, поэтому ученые из Калифорнийского технологического института работают над новым исследованием. Они надеются лучше понять, как именно мозг реорганизует себя после травмы, операции или инсульта, и как некоторые области мозга способны компенсировать те, которые повреждены или утеряны. Но факт остается фактом — без половины мозга человек способен жить и вести такой же образ жизни, как и тот, у кого мозги месте.