Научите мозг отказываться от дурных привычек: 10 способов создания новых нейронных связей

Зима нейронных сетей

В 50-х годах ученые не знали, почему человеческий мозг разумен — в принципе, мы и сейчас этого не понимаем — но знали, что он разумен. Поэтому они спросили себя, как работает человеческий мозг в физическом смысле, и можно ли создать искусственную версию этого разума.

Мозг состоит из миллиардов нейронов, длинных тонких клеток, которые соединяются друг с другом в сеть, передающую информацию с помощью маломощных электрических зарядов. Так или иначе, из этой, казалось бы, простой биологической системы возникает что-то более глубокое: разум, который может распознавать лица, вырабатывать философию, с боем изучать физику частиц и так далее. Если бы мы могли воссоздать эту биологическую систему электронным путем, догадались инженеры, родился бы и искусственный интеллект.

Есть несколько успешных примеров ранних искусственных нейронных сетей вроде Perceptron Фрэнка Розенблатта, которая использовала аналоговые электрические компоненты, чтобы создать бинарный классификатор. Это такое умное название системы, которая принимает ввод — скажем, изображение или фигуру — и определяет его в одну из двух категорий типа «квадратный» и «неквадратный». Однако очень скоро ученые уперлись в стенку. Во-первых, компьютеры на то время не обладали достаточной вычислительной мощью, чтобы эффективно принимать множество таких решений. Во-вторых, ограниченное число синтетических нейронов также ограничивало сложность операций, которые могла проводить сеть.

В случае с Perceptron Розенблатта, например, один набор искусственных нейронов умел отличать квадраты от неквадратов. Но если бы вы захотели добавить способность воспринимать что-то еще о квадратах — красный он или нет, например — вам потребовался бы дополнительный набор.

В то время как биология мозга может быть простой на микроскопическом уровне, в своей целостности она невероятно сложная. И эта сложность на макроуровне была неподъемной для компьютеров 1950 года. В результате в течение следующих десятилетий нейронные сети получили забвение. Наступила «зима нейронных сетей», как говорит Джейсон Фрейденфельдс из Google.

Научитесь играть на музыкальном инструменте

Игра на музыкальном инструменте, как ничто другое, подстегивает способность мозга к быстрому мышлению и усвоению новой информации. Для того, чтобы это сработало, вам вовсе не нужно становиться виртуозом и ездить с концертами по всей стране

Важно то, что игра на любом музыкальном инструменте задействует области мозга, отвечающие за слух, прикосновения, движения, логику и анализ. Все вышесказанное в сочетании с необходимостью выдерживать четкий ритм максимально загружает мозг, и, соответственно, способствует процессу обновления нейронов

Обучение игры на музыкальном инструменте (неважно, каком именно) делает для мозга то же самое, что физические упражнения делают для вашего тела. Если вы будете практиковаться в этом регулярно и на протяжении длительного времени, вы улучшите способности решения жизненных проблем, соединив логическую сторону мышления с креативностью (ведь занятия музыкой способствуют установлению нейронных связей между областями мозга, отвечающими за то и другое)

А еще вы научитесь лучше обрабатывать поступающую информацию и запоминать ее большие объемы.

Более того, когда дети учатся играть на музыкальных инструментах, это даже способно повысить их коэффициент умственного развития! Результаты исследования, проведенного на детях дошкольного возраста, обучавшихся игре на пианино, показали, что их коэффициент умственного развития оказался существенно выше, чем у детей, вовсе не занимавшихся музыкой.

Так что, сколько бы вам ни было лет, обогатите жизнь музыкой, и позвольте ей обновить ваш мозг!

Обработка звука

После того, как Яминс и ДиКарло опубликовали результаты своего эксперимента, начались поиски новых и более эффективных глубоких нейросетевых моделей мозга, особенно менее изученных его областей.

Команда Макдермотта, в которую также вошли Александер Келл и Яминс, приступила к разработке глубоких нейросетей для классификации двух типов звуков: речи и музыки.

Сначала они создали компьютерную модель ушной улитки — части внутреннего уха, отвечающей за восприятие и распознавание звуков, — которая должна была обрабатывать звук и распределять его по каналам разной частоты. СНС обучили распознавать слова на аудиозаписи и отличать музыку от фонового шума. Команда пыталась создать архитектуру глубокой нейросети, которая бы успешно выполняла обе задачи и при этом не требовала значительных ресурсов.

У них было три возможных варианта:

• входной слой выполняет обе задачи, а дальше сеть разделяется на две части;
• обе задачи выполняются вместе всей нейросетью, и разделение происходит только на выходе;
• или же на некоторых стадиях обе задачи выполняются вместе, а на некоторых — по отдельности.

Как можно было предположить, нейросети с отдельными путями для обработки речи и музыки превзошли нейросети, в которых речь и музыка обрабатывались одним и тем же путем. Однако гибридная нейросеть с семью объединенными слоями и пятью парами отдельных слоев оказалась почти настолько же эффективной. Макдермотт и его коллеги решили выбрать последнюю, так как она расходовала меньше всего ресурсов.

Кэнвишер изначально скептически относилась к возможности использования глубокого обучения в собственных исследованиях, но и ее впечатлили полученные Макдермоттом результаты.

Кэнвишер приобрела известность в 1990-х годах, когда ей удалось доказать, что область нижней височной коры — веретенообразная извилина — отвечает за распознавание лиц. Активность веретенообразной извилины намного выше, когда человек смотрит на изображения лиц, чем когда он смотрит на изображения объектов. Но зачем мозгу отдельные области для распознавания лиц и объектов?

Нейробиологам всегда было трудно отвечать на вопросы «зачем?» и «почему?». Заручившись помощью Катарины Добс и других своих коллег, Кэнвишер разработала сверхточную нейросеть VGG, более глубокий аналог AlexNet, и обучила одну нейросеть распознавать лица, а другую — объекты.

Между кем образуются самые сильные связи

Давно ни для кого не секрет, что самая сильная связь на ментальном уровне образуется между родителями и детьми, а также между влюбленными. Нередко такие же отношения можно наблюдать между друзьями, особенно если много пережито вместе, и дружба проверена временем.

Заметьте, что при этом в перечисленных отношениях ведущую роль играет эмоциональная сфера. Ведь вы любите ребенка не за что-то, а просто потому что любите… Наверное, поэтому мать всегда, как говорится, сердцем чувствует, если с ее ребенком что-то случилось. А любящие сын или дочь так же четко ощущают состояние своих родителей.

Почему так происходит? Очевидно, что сухой расчет или построенные только на взаимной выгоде отношения не дадут развиться между партнерами ментальной связи до того времени, пока в их совместную жизнь не вклинятся эмоции – симпатия, уважение, привязанность. Они потихоньку растопят ледяную корку, не позволяющую выстроить искренние отношения и тонко ощущать партнера, а вслед за этим разовьется и ментальная взаимосвязь.

Виды нейроцитов

Нейроциты – это второе название нейронов. Вне мозговых они находятся в ганглиях, которые представляют собой нервные узлы (спинномозговые, черепных нервов, относящиеся к вегетативной системе). В зависимости от выполняемых функций клетки нервной ткани бывают чувствительными, ассоциативными, эффекторными, секреторными. Первые получают сигналы, поступающие от периферических зон нервной системы.

Чаще сигналы направлены к головному мозгу, реже к клеткам вегетативного ганглия. Чувствительные клетки отличаются малыми размерами и большим количеством дендритов. Ассоциативные проводят сигналы в рамках нейронной сети, обеспечивая связь между чувствительными и эффекторными видами клеток. Они находятся в мозге (головном, спинном) и вегетативной системе. Во всех случаях являются элементами, замыкающими рефлекторные дуги (группы нейронов, связанные синапсами).

Эффекторные – это двигательные нейроны, которые приводят в движение части тела человека. Эффекторные нейроны проводят сигналы к исполнительным органам, в том числе к скелетным мышцам, что обуславливает моторную активность человека. Эффекторные – крупные клетки, оснащенные грубыми, менее разветвленными отростками. Секреторные клетки продуцируют нейрогормоны.

Правильное питание

Как считают ученые, правильное питание невероятно важно для здоровья мозга – особенно же для него полезны жирные кислоты омега-3. Они накапливаются и активно используются в областях мозга, отвечающих за память и обучение (гиппокампе и коре больших полушарий)

Проблема в том, что наш организм неспособен произвести их самостоятельно, и поэтому мы должны включить достаточное количество этих жирных кислот в свою диету.

Результаты многих исследований указывают на то, что употребление в пищу достаточного количества жирных кислот омега-3 не только замедляет смерть нейронов, но и ускоряет процесс нейрогенеза. К тому же эти кислоты улучшают ваше настроение. Когда их уровень в организме слишком низок, вы с большей вероятностью будете страдать от депрессии.

А еще важно удостовериться, что ваша диета включает достаточное количество продуктов, богатых волокнами и молочнокислыми бактериями, а также фруктов и овощей. Это поможет сохранить здоровье желудочно-кишечного тракта, создав здоровые условия для обитающих там микроорганизмов

Эти микроорганизмы настолько важны, что их порою называют нашим «вторым мозгом».

Исследования указывают на то, что здоровый желудочно-кишечный тракт способствует выработке организмом именно тех веществ, которые помогают мозгу выращивать новые нейроны. Так что постарайтесь включить в вашу диету достаточное количество важных жирных кислот и волокон, и ваш организм скажет вам «спасибо».

Ментальная гимнастика

Занятия медитацией, йогой, тай-ци, упражнениям по повышению осознанности и другими занятиями, укрепляющими как тело, так и разум, помогают лучше разобраться в естественном ходе ваших мыслей и шаблонах поведения, так как позволяют отстраниться от эмоций, затуманивающих ваш разум. Такие упражнения укрепляют задаче-ориентированную память, усиливают способность самостоятельного принятия решений, а также стимулируют множество областей мозга.

Так, если вы начнете каждый день заниматься медитациями, упражнениями на осознанность или, скажем, йогой, то уже через несколько месяцев поймете, что существенно «прокачали» нейронную сеть вашего мозга. Нейробиологи подтверждают тот факт, что эти занятия увеличивают количество нейронов в областях мозга, связанных с памятью и обработкой эмоций.

Кроме того, все эти упражнения помогают добиться правильного, глубокого дыхания, которое крайне полезно для мозга. Как мы уже упоминали выше, мозг с радостью возьмет столько кислорода, сколько вы его сможете ему дать!

Мозг самостоятельно “переключает” нейронные сети

В ходе эксперимента ученые проанализировали паттерны мозговой активности по секундам у 98 испытуемых. Паттерны – это своего рода шаблон регулярно повторяющихся действий. В ходе эксперимента часть испытуемых бодрствовала или находилась под наркозом, у в то время как у другой части испытуемых наблюдались нарушения сознания. В ходе исследования ученые обнаружили, что мозг испытуемых очень быстро “переключался” от одной сети к другой, причем происходило это регулярно и по определенным паттернам. Оказалось, что у пациентов под наркозом и у пациентов с нарушением мозгового кровообращения функционирование высших функций мозга было значительно снижено. Более того, характер “переключения” между сетями зависел от того, находился пациент в сознании или нет.

Скорее всего все, кем мы являемся, все наши мысли и ощущения – ничто иное, как порождение мозга

По мнению авторов исследования полученные результаты в будущем позволят создать новую картину мозга человека, которая меняется каждую секунду и которая – в чем ученые убеждены – связана с сознанием. Напомню, что в последние годы ученые пытаются обнаружить участки мозга, ответственные за сознание. Несмотря на то, что конкретные области выделить так и не удалось, год за годом, открытие за открытием ученые постепенно составляют общую картину того, как именно работает мозг – а это, на секундочку, самый сложный орган тела человека – медленно но верно приближаясь к тайнам сознания. Если вам интересна эта тема и вы не боитесь усомниться в своих убеждениях, читайте наш большой материал о загадках сознания и о людях, которые посвятили свою жизнь поискам ответов на один из сложнейших вопросов современности – что такое сознание и как оно появилось.

Лучшие выступления на TED о нейропластичности

Ложные постулаты о мозге, о которых пора забыть:

1. Только у детей мозг активно развивается — дети впитывают информацию как губки, а взрослые уже почти ничего не могут изменить в своём мышлении.

2. В любой момент мы используем только конкретную, небольшую часть мозга, а когда мы спим или ничего не делаем, мозг тоже отдыхает.

3. У взрослых мозг меняется только в худшую сторону, а потерянные нейронные связи никогда не восстанавливаются.  

Современная наука доказала, что все эти представления о мозге в корне неверны. Верить в них вредно, потому что эти ложные концепции убивают мотивацию учиться и развиваться.

Мозг меняется постоянно, он меняет силу связей, структуру и плотность определенных участков.

Это влияет на оба типа памяти и наш профессионализм в чем угодно – от управления персоналом до игры на гитаре, от анализа финансовой информации до жонглирования апельсинами.

Доказательства пластичности мозга, Майкл Мерзенич (доступны субтитры на украинском и русском)

Главные месседжи:

1. Наш мозг создан, чтобы меняться

Его функции заточены так, чтобы завтра мы смогли сделать то, чего еще не можем сделать сегодня.

2. Непонятно почему мы решили, что мозг перестает развиваться в каком-то возрасте

Нет никаких достоверных доказательств, что новорожденные могут похвастаться хоть какой-то мыслительной активностью.

Но потом ребенок развивается, и подросток развивается, потому что вся их жизнь — это обучение. Чтобы этот процесс не заканчивался, нужно продолжать учиться.

3. Наш мозг развивается в зависимости от личного опыта и среды, и это делает нас такими разными и интересными

Это еще раз доказывает его пластичность.

Структура мозга конкретного человека — результат его личной истории развития и влияния среды: какие навыки в его обществе считаются важными, а какие нет, какие решения и волевые усилия ему приходилось принимать, на что делали упор его родители при воспитании.

Как связаны внимание и сознание?

Представьте, что вам нужно выполнить важную работу: вы сосредоточены на какой-то задаче, но внезапно мысли начинают блуждать и вот вы уже мечтаете о выходных и о том, как здорово их проведете. Это продолжается ровно до тех пор, пока ваш начальник или коллега не напоминают о себе сообщением в рабочем чате или звонком по телефону – все-таки сегодня многие работают из дома из-за пандемии CoVID-19. Подобное “переключение” сознания происходит автоматически и является результатом двух состояний мозга: задней системы внимания (DAT), благодаря которой мы осознаем себя и окружающий мир и сети пассивного режима работы головного мозга (DMN), благодаря которой мы можем сосредоточиться на самих себе (своем внутреннем мире).

В мозге человека насчитывается порядка 65 миллионов нейронов

Авторы нового исследования, которое опубликовано в журнале Science Advances, считают что когда одно из этих состояний активно, второе автоматически подавляется. В общем и целом во время эксперимента ученым удалось продемонстрировать постоянно меняющуюся природу мозга – даже когда человек находился под наркозом или никак не реагировал на импульсы извне – с помощью fMRI и машинного алгоритма на основе искусственного интеллекта. Полученные результаты позволили предположить, что оба этих состояния – нейронные связи – являются функциями мозга более высокого порядка – то есть отвечают за мышление, речь и др. Авторы статьи полагают, что эти функции связаны с сознанием и подавляются когда человек находится в без сознания.

Задумывайтесь о том, о чем вы думаете

В действительности, у вас есть возможность решать, какие связи ваш мозг разрушит, пока вы будете спать. Зачистке подвергаются те синаптические связи, которые вы не используете. Те связи, которые вы используете, получают все необходимое для роста. Поэтому нужно контролировать то, о чем вы думаете.

Кадр из фильма «Вспомнить все»

Если вы тратите слишком много времени на чтение фанатских теорий о том, чем кончится «Игра престолов» и лишь изредка думаете о работе, угадайте, какие синапсы будут помечены для удаления.

Если на работе у вас с кем-то произошел конфликт, и теперь вы думаете, как наказать этого человека, а не о том, как справиться с важным проектом, ваш мозг будет генерировать отличные идеи для мести и посредственные идеи для инноваций.

Чтобы по максимуму использовать естественную систему очистки вашего мозга, думайте о том, что действительно для вас важно. Ваши садовники усилят эти связи и уберут ненужные

Так вы сможете помочь своему мозгу расцвести.

Фото на обложке: Pixabay

Материалы по теме:

Видео по теме:

https://youtube.com/watch?v=IvpJUxH6i8M

Используйте вашу творческую сторону!

Даже если написание длинных текстов — не ваша сильная сторона, вам остается рисование, любительский театр, изобретательство и множество других креативных занятий, каждое из которых способно оздоровить ваш мозг.

Креативность — это одна из тех вещей, на которые ваш мозг тратит больше всего энергии, и, соответственно, одна из тех вещей, которые сильнее всего его стимулируют. Креативность свойственна человечеству в целом, ведь именно она с давних времен способствовала его развитию.

А знаете, что? Мне нравится тот факт, что написание этой статьи помогло моему организму сформировать парочку-другую нейронов. И если, пока вы ее читали, вы прогуливались в парке или слушали любимую музыку, то же самое, скорее всего, случилось и с вами. Потрясающе, правда?

Значение нейронных связей

В книге «От нейрона к мозгу», написанной учеными-нейробиологами Дж. Николлсом, А. Мартином, Б. Валласом, П. Фуксом, научно обосновано значение межнейронного взаимодействия, как ведущего фактора формирования высших психических функций и саморазвития личности.

Нейронные связи играют решающую роль в формировании и развитии интеллекта, появлении устойчивых привычек. Человек рождается с огромным запасом нейронов и малым числом связей между ними. В ходе взросления, жизнедеятельности, взаимодействия с окружающей действительностью, накопления опыта количество связей увеличивается, что обуславливает интеллектуальные и физические свойства личности, ее поведение и уровень здоровья.

Человек способен создавать новые нейронные связи на протяжении всей жизни. Объекты окружающего мира воздействуют на органы чувств, вызывая ответные реакции мозга. Вокруг нейронов, которые постоянно работают, образуется слой – миелиновая оболочка, улучшающая способность нервных волокон проводить электрические сигналы. Клетки, покрытые миелиновым слоем – белые, не покрытые – серые, поэтому мозговое вещество бывает серым и белым.

Основные реакции, возникающие на внешние раздражители, формируются к 7 годам. В этом возрасте выработка миелина сокращается. Семилетний ребенок уже знает, что огонь вызывает ожог, а неосторожные движения приводят к падению. Основной ресурс знаний сформирован, что ассоциируется с замедлением образования новых нейронных связей. Выработка миелина вновь увеличивается в период полового созревания, когда меняются ментальные представления человека.

Гениальность часто проявляется в детском и подростковом возрасте, что коррелирует с повышенной выработкой миелина и созданием мощных, разветвленных нейронных сетей. Количество синаптических связей (взаимодействие между разными нейронами) увеличивается вследствие процесса накопления опыта и получения новых знаний. У нейрона могут образовываться новые отростки в результате активной стимуляции электрическими импульсами.

Разрастание синаптических связей прослеживается в поведении и реакциях человека на условия и обстоятельства внешнего мира. К примеру, любитель собак оценивает окружающую действительность с учетом привязанности к четвероногим питомцам. Религиозные люди относятся к объектам внешнего мира, опираясь на высокие моральные принципы. Это указывает на образование связи между двумя посторонними на первый взгляд идеями и отражает появление новых синаптических контактов.

Создание новых нейронных связей возможно, если человек постоянно занимается саморазвитием – изучает иностранные языки, осваивает новые знания и навыки (живопись, вышивка и вязание, литературное мастерство, занятия спортом, интеллектуальные игры – шахматы и шашки), овладевает новой профессией, меняет привычки.

Мозг нуждается в тренировке, которая провоцирует рост дендритов и расширение взаимодействий между клетками нервной ткани. Восприятие внешнего мира, успехи, состояние здоровья, настроение, удовлетворенность положением в социуме и жизнью в целом зависят от нашего сознания.

Посредством нейронных связей осуществляется управление работой внутренних органов, двигательной активностью, когнитивными процессами. Нейронные связи регулируют поведение человека. Чем больше нейронных связей, тем выше интеллектуальные и физические способности индивида.

Просмотров: 1 329

Как управлять нейронами мозга

В течение последних нескольких лет ДиКарло и другие разрабатывали модели зрительной системы на основе искусственных нейронных сетей. Каждая сеть начинается с произвольной архитектуры, состоящей из модельных нейронов, или узлов, которые могут соединяться между собой различными показателями силы, или «весом».

Затем ученые обучают эти модели на библиотеке из более 1 миллиона изображений

Просматривая каждое изображение и метку самого важного объекта на изображении — самолета или стула, например — модель учится распознавать объекты, изменяя силу соединений. Трудно точно определить, каким образом модель достигает такого рода распознавания, но ДиКарло и его коллеги ранее показали, что «нейроны» в этих моделях создают модели активности, очень похожие на те, которые наблюдаются в зрительной коре животных при реакции на такие же изображения

То есть, нейросеть словно пытается научиться думать или видеть по-настоящему.

В новом исследовании ученые хотели проверить, могут ли их модели выполнять некоторые задачи, которые ранее не демонстрировались. В частности, им было интересно, можно ли использовать эти модели для контроля нейронной активности в зрительной коре животных.

Чтобы добиться этого, ученые сперва создали точную карту «один к одному» нейронов мозга в зрительной области мозга V4 из узлов в вычислительной модели. Они делали это, показывая изображения животным и моделям и сравнивая их ответы на одни и те же снимки. В области V4 миллионы нейроны, но для этого исследования создавались карты субпопуляций с 5 — 40 нейронами одновременно.

Человечески мозг перерабатывает информацию даже во время сна

Затем ученые решили выяснить, могут ли они использовать эти прогнозы для контроля активности отдельных нейронов в зрительной коре. Первый тип контроля, который они назвали «растяжением», включает показ изображения, которое выведет активность конкретного нейрона далеко за пределы активности, обычно вызываемой «естественными» изображениями, вроде тех, что используются для обучения нейросетей.

Испытания на животных

Исследователи обнаружили, что при демонстрации животным таких «синтетических» изображений, которые создаются моделями и не напоминают природные объекты, целевые нейроны реагировали, как и ожидалось. В среднем нейроны проявляли примерно на 40 процентов больше активности в ответ на эти изображения, чем когда им показывали естественные изображения. Такого рода контроля никто никогда не достигал прежде.

Просто вдумайтесь: ученые создали простой (пока) генератор изображений, вызывающих определенный эффект в мозге животного (пока). В теории — пока только в теории — можно было бы создавать «идеальное» изображение для регулирования гормональных выбросов, создания определенных воспоминаний, программирования действий человека — потому что все это результат работы нейронов. Картинка, созданная нейросетью, которую никто никогда не видел и представить которую в состоянии только нейросеть, понимающая внутреннюю работу мозга, сможет и вылечить, и убить.

В похожей серии экспериментов ученые попытались создать изображения, которые максимально «выводили» бы нейрон из себя, в то же время поддерживая активность в соседних нейронах на очень низком уровне, что уже более сложно. С большинством протестированных нейронов ученые смогли повысить активность целевого нейрона с небольшим увеличением окружающих нейронов.

«Общая тенденция в нейробиологии такова, что сбор экспериментальных данных и компьютерное моделирование выполняются слегка по отдельности, что не дает возможности значительно подтвердить модель, поэтому и нет поддающегося измерению прогресса. Наши усилия возвращают к жизни подход «замкнутого цикла», утверждают ученые

Это важно для успеха построения и тестирования моделей, которые будут похожи на мозг больше всего

h2>Измерение активности нейронов Ученые также показали, что могут использовать свою модель, чтобы предсказывать, как нейроны из области V4 будут реагировать на синтезированные изображения — вроде того, что выше. Большинство предыдущих тестирований модели использовали тот же тип натуралистических изображений, на которых обучалась модель. Ученые из MIT обнаружили, что модели с точностью 54% предсказывают, как мозг должен реагировать на синтезированные изображения, и с точностью 90% предсказывают, как мозг будет реагировать на естественные изображения.

Теперь ученые надеются повысить точность моделей, позволив им включать новую информацию, которую они постигают, глядя на синтезированные изображения. В ходе этого исследования такое не применялось. Проще говоря, модели будут учиться по своим же сгенерированным изображениям.

Такого рода контроль будет полезен для нейробиологов, которые хотят изучить, как разные нейроны связываются и взаимодействуют между собой. В дальнейшем этот подход потенциально будет полезен для избавления проблем с настроением, таких как депрессия. Сейчас ученые работают над расширением своей модели до нижней височной (инферотемпоральной) коры, которая питается миндалиной, участвующей в обработке эмоций.

«Если бы у нас была хорошая модель нейронов, которые задействуют прилив эмоций или вызывают различные виды расстройств, мы могли бы использовать эту модель для управления нейронами таким образом, чтобы помочь облегчить эти расстройства».

Обсудить это потрясающее открытие прямо сейчас можно в нашем чате в Телеграме.

Характеристика нейронов

Структурно-функциональные элементы центральной системы – глиальные клетки и нейроны. Первые количественно преобладают, хотя на них возлагается решение вспомогательных, второстепенных задач. Нейроны способны выполнять много операций. Они вступают во взаимодействие друг с другом, формируют связи, принимают, обрабатывают, кодируют и передают нервные импульсы, хранят информацию.

Нейроглия выполняет опорную, разграничительную и защитную (иммунологическую) функцию в отношении нейронов, отвечает за их питание. В случае повреждения участка нервной ткани, глиальные клетки восполняют утраченные элементы для воссоздания целостности мозговой структуры. Количество нейронов в составе ЦНС равняется около 65-100 млрд. Клетки головного мозга образуют нейронные сети, охватывающие все отделы тела человека.

Передача данных в рамках сети осуществляется при помощи импульсов – электрических разрядов, которые генерируются клетками нервной ткани. Считается, что число нейронов, которые находятся в мозге человека, не изменяется в течение жизни, если не брать в расчет ситуации, когда в силу определенных причин (нейродегенеративные процессы, механические повреждения мозговых структур) происходит их гибель и уменьшение количества.

Необратимое повреждение участка нервной ткани сопровождается неврологическими нарушениями – судорогами, эпилептическими приступами, расстройством тактильного восприятия, слуха и зрения. Человек утрачивает способность чувствовать, разговаривать, мыслить, двигаться. Развитие интеллектуальных способностей человека отождествляется с увеличением количества нейронных связей в мозге при неизменной численности нейронов.

Нейрон выглядит, как обычная клетка, состоящая из ядра и цитоплазмы. Он оснащен отростками – аксоном и дендритами. При помощи единственного аксона осуществляется передача информации другим клеткам. Дендриты служат для приема информации от других клеток. В аксоплазме (часть цитоплазмы нервной клетки, которая находится в аксоне) синтезируются вещества, передающие информацию – нейромедиаторы (ацетилхолин, катехоламин и другие).

Нейромедиаторы вступают во взаимодействие с рецепторами, провоцируя процессы возбуждения или торможения. Нейроны образуют группы, ансамбли, колонки с учетом расположения в определенном отделе головного мозга, в зависимости от того, сколько и какие функции выполняют в процессе жизнедеятельности человека. К примеру, ансамбль может состоять из сотни нервных клеток, которые включают:

1. Клетки, получающие сигналы из подкорковых отделов (к примеру, от ядер таламуса – сенсорных или двигательных).
2. Клетки, принимающие сигналы из других отделов коры.
3. Клетки локальных сетей, формирующие вертикальные колонки.
4. Клетки, отправляющие сигналы обратно к таламусу, другим участкам коры, элементам лимбической системы.

Синапс – место, где происходит биоэлектрический контакт между двумя клетками и передача информации благодаря преобразованию электрического импульса в химический сигнал и затем снова в электрический. Подобные трансформации протекают в синапсе при переходе нервного импульса через пресинаптическую мембрану, синаптическую щель и постсинаптическую мембрану.

Передача импульса возможна между отдельными нейронами или нейроном и эффекторной клеткой (клеткой органа, который исполняет задачу, закодированную в сигнале). Классификация синапсов предполагает разделение по критериям:

• Месторасположение (центральная, периферическая системы).
• Тип действия (возбуждение, торможение).
• Вид нейромедиатора, участвующего в процессе передачи сигнала (холинергический, адренергический, серотонинергический).

Количество синапсов у одного нейрона, расположенного в головном мозге, может достигать 10 тысяч. Скорость передачи биоэлектрического сигнала составляет около 3-120 м/с. Кроме синаптической передачи существует другой способ проведения сигнала – через кровь. Передвижение закодированных данных происходит за счет того, что нервные отростки связываются с кровеносным сосудом и выделяют в кровь нейрогормон.

Нервные клетки, отвечающие за моторную активность, могут создавать тысячи синаптических контактов. Синапсы, формирующиеся на дендритах, количественно преобладают. Меньше синаптических связей образуется на аксонах. В процессе активации одних клеток, происходит торможение других. В результате человек может сосредоточиться на конкретной мысли или выполнить произвольное движение.

Подкармливайте разум кислородом

Спортивная ходьба, бег трусцой на открытом воздухе, танцы, плавание и езда на велосипеде – отличные примеры аэробических упражнений. Это именно тот тип физических упражнений, который способен помочь мозгу в создании новых нейронов, особенно если вы хотите улучшить память и прочие когнитивные способности.

Эти упражнения улучшают кровоснабжение мозга и насыщают поступающую в него кровь кислородом, что сказывается на нем самым положительным образом. Но это не все! Аэробические упражнения также создают новые капилляры и укрепляют имеющиеся сосуды. Улучшение кровообращения помогает насыщению тканей мозга кислородом и питательными веществами, что способствует созданию им новых нейронов.

Результаты недавнего исследования, в котором участвовали люди, занимавшиеся регулярными аэробическими упражнениями на протяжении трех месяцев, показали, что это существенно улучшило насыщение кислородом областей головного мозга, которые наиболее теряют свои функции к старости. А еще участники исследования продемонстрировали лучшие результаты в тестах, оценивающих память, а сканирование их мозга показало, что количество нейронов в областях, отвечающих за память, существенно увеличилось.

Похожие записи:

Как за 6 шагов посчитать unit-экономику идеи для стартапа Как открыть турагентство с нуля Релокационный пакет Заложенность уха Как организовать день молодежи? идеи мероприятий Что такое транснациональные корпорации и какими функциями они обладают?