н
е
й
р
о
ф
и
3
и
о
л
о
г
и
я

к
о
р
о
т
к
и
е

с
т
а
т
ь
и

 5

Современные подходы к изучению деятельности мозга

ЛАБОРАТОРИЯ ПРОСТРАНСТВ 
galactic.org.ua
ЧЕЛОВЕК

 
-


Мобильный мозг
Поперечное сечение спинного мозга. Видно серое вещество. Двигательные нейроны сосредоточены в вентральных рогах (иллюстрация с сайта www.vh.org)


Расшифрован код, управляющий соединениями двигательных нейронов

08.11.2005 elementy.ru
Исследователи из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) и Колумбийского университета (Columbia University) определили, каким образом семейство белков, получивших обозначение Hox, управляет дифференциацией моторных нейронов спинного мозга. Эта работа позволяет понять, как каждый нейрон соединяется с той или иной конкретной мышцей.
На поперечном срезе спинного мозга хорошо видно разделение на белое и серое вещество. Белое вещество состоит в основном из аксонов — длинных отростков нейронов, по которым вдоль спинного мозга передаются сигналы. В сером веществе, которое имеет вид бабочки, располагаются сами нейроны, отвечающие за обработку сигналов. В задних «крыльях бабочки» – дорсальных рогах серого вещества спинного мозга – собраны нейроны, которые принимают сигналы от всех частей тела и передают их в мозг. В передних же «крыльях» (вентральных рогах) содержатся двигательные нейроны. Каждый двигательный нейрон соединен с определенной мышцей. Здесь и те мышцы, которыми человек может управлять сознательно, и те, которые сокращаются рефлекторно. Всего в сером веществе спинного мозга порядка 100 тысяч двигательных нейронов.
Группа под руководством Томаса Джессела (Thomas M. Jessell) уже давно исследует, как клетки спинного мозга определяют, к каким именно мышцам протянуть свои чувствительные отростки — аксоны. Этот процесс начинается еще в период эмбрионального развития. И по мере роста организма аксоны прорастают сквозь всё тело – иннервируют его. До недавнего времени было непонятно, каким образом первоначально однородная нервная ткань начинает настолько тонко дифференцироваться, что каждая нервная клетка четко знает зону своей ответственности. К примеру, у человека участок в районе шестого шейного позвонка отвечает за мышцы предплечья и большого пальца, а второй и третий брюшные позвонки связаны с мышцами на передней стороне бедер.
Два года назад группа Джессела обнаружила, что первые шаги к специализации определяются белками из семейства Hox-c. Появление того или иного белка из этого семейства в нервных клетках направляет их развитие в соответствии с функциями определенного участка спинного мозга. В свою очередь, появление в разных участках эмбриона разных белков семейства Hox-c удалось связать с градиентом концентрации различных факторов роста вдоль позвоночника зародыша. Из-за этого в разных участках тела проявляют активность разные гены.

-

Микросхема мозга Поперечное сечение спинного мозга цыпленка, окрашенное антителами к соответствующим белкам-факторам транскрипции, эксперессированным в двигательных нейронах (иллюстрация с сайта www.hhmi.org)

И всё же объяснение не было исчерпывающим. Ведь даже в пределах одного участка спинного мозга нейроны связываются с разными мышцами. Поэтому работа была продолжена. Сначала были созданы антитела для каждого из 21 белка семейства Hox-c, а затем проведено подробное картирование спинного мозга. Для этого брались отдельные двигательные нейроны и в них проверялось содержание всех белков данного семейства. Оказалось, что внутри каждого участка серого вещества, связанного, например, с одной конечностью, имеется по крайней мере 50 различных типов нейронов, получивших название нейронных пулов.
Экспериментируя с эмбрионами цыплят, группа Джессела определила время и место появления каждого из Hox-белков в двигательных нейронах крыла цыпленка, сообщается в пресс-релизе Медицинского института Говарда Хьюза. В результате стало ясно, что белки экспрессируются по строгой схеме, которая определяется анатомией нейронных пулов.
Анализируя карту распределения белков Hox, исследователи смогли выявить четкую трехуровневую схему кодирования, которая управляет дифференциацией и соединениями двигательных нейронов.
На первом уровне происходит дифференциация по участкам позвоночного столба, на втором определяется, с какими мышцами будут связаны группы нейронов — на внешней или на внутренней стороне конечности, и, наконец, на третьем этапе выделяются нейронные пулы, связанные с конкретными мышцами. Чтобы убедиться в правильности модели, был проведен ключевой эксперимент. Исследователи искусственно изменили схему экспрессии белков Hox, и это привело к образованию нейронов другого типа, которые стали связываться с другими мышцами.
Авторы работы отмечают, что, хотя на сегодня их исследование относится к разряду фундаментальных, в будущем понимание схемы кодирования нейронных структур может иметь важные клинические применения при лечении травм позвоночника. Одна из главных проблем в таких случаях — невозможность восстановить разорванные аксоны. Новые результаты дают надежду, что, возможно, со временем удастся управлять ростом и соединениями нервных клеток и тем самым обеспечить восстановление утраченных двигательных функций.

Органы зрения у пчел устроены сложнее, чем предполагалось ранее.
09.11.2005 Pravda.ru
В ходе исследования, которое было проведено в стенах университетского колледжа Лондона - UCL: шмелям пришлось решать замысловатые цветовые задачи.
В результате ученые выяснили, каким образом головной мозг решает одну из наиболее сложных задач зрительного восприятия - различение объектов при меняющемся освещении. Как предполагалось, у пчел этот процесс происходит на основании переживаний, связанных с цветовыми определяющими объектов.
В институте офтальмологии UCL ученым удалось научить пчел находить искусственные цветы заданного цвета, используя нектар в качестве награды. Затем задача усложнилась: пчел были вынуждены находить те же цветы в условиях освещения рабочего поля четырьмя лампами разного цвета. Для выполнения этой усложненной задачи необходимо было разбить поле на сектора по цветовому признаку.
По словам одного из организаторов исследования, ранее было известно, что пчелы прекрасно себя чувствуют в условиях “естественного” света, однако ученым предстояло убедиться, что они способны на большее - ориентироваться в более сложных световой среде.
По словам ученых, благодаря исследованию доказывается, что крошечный мозг пчелы способен не только решать такие трудные задачи, с которыми даже самым мощным компьютерам не под силу справиться, а также выдвигается предположение, что пчелы ориентируются, исходя их собственного опыта.

Ученые США вывели мышей с человеческими клетками мозга
13.12.2005. Газета.Ru
Ученые из Университета Сан-Диего (Калифорния, США) создали мышь, у которой присутствуют человеческие клетки головного мозга.
Команда ученых под руководством Фреда Гейджа из Института Солка вводила около 100 тыс. человеческих стволовых клеток в мозг 14-дневного эмбриона грызуна. В результате в институте родились мыши, у которых 0,1% клеток мозга состоит из человеческих клеток.
Таким образом ученые ответили на вопрос, когда лучше всего вживлять стволовые клетки. Oни надеются с помощью мышей создать реалистические модели неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона.

Микросхема мозга

Билл Ньюсом
подумывает о постановке опыта вне США, в тех странах, где законодательство, связанное с экспериментами на людях – мягче. И ведь речь-то идёт об опыте на самом себе (фото с сайта ctns.org).


Микросхема мозга АКТИВНОСТИ МОЗГА

Хирургия на мозге — всегда риск. Но учёный готов на него пойти, ради науки (фото с сайта msnbcmedia.msn.com).

Мобильный мозг, АКТИВНОСТИ МОЗГА

Область MT показана красной точкой (иллюстрация Barbara Martin).

Невролог хочет обмануть свой мозг, чтобы приоткрыть тайну сознания
17.02.2006.  Мembrana
Американский учёный полагает, что, только поставив опыт на себе, он выяснит, что ощущает человек, в работу мозга которого вмешиваются посторонние сигналы. Исследователь хочет понять связь между схемой мозга и феноменом человеческого сознания.
Невролог Билл Ньюсом (Bill Newsome) из Стэнфорда (Stanford University) мечтает вживить в свой мозг электроды, чтобы провести важный опыт с воздействием на сознание.
Учёные сегодня немало знают о путях электрических сигналов в мозге, о том, как он "учится", как преобразовывает сигналы, идущие от глаз, в осмысленные образы.
Однако понимание "языка" нервных клеток – это ещё не всё. Есть вопрос более сложный, лежащий на стыке физиологии и философии. Его-то и пытается решить Ньюсом: как именно вся эта мозговая деятельность соотносится с сознанием человека?
Ещё в 1930-х годах канадский нейрохирург Вайлдер Пенфильд (Wilder Penfield) проводил опыты по стимуляции коры.
Он показал, что, воздействуя на визуальную кору, можно заставить людей видеть звёзды или вспышки света. Когда он стимулировал слуховую кору, люди слышали гудки. Когда он пошел глубже в мозг, он мог генерировать сложное восприятие. Пациент, например, говорил: "Я сижу на заднем дворе у дома моей матери, и она зовёт меня на обед".
Но тогда о "карте соединений" в мозге учёные знали очень мало. Так что слуховые или зрительные эффекты у подопытных, которым внедряли электроды, экспериментаторам мало что говорили.
В наши дни учёные больше полагаются на опыты с животными.
Интересные опыты ставил и Ньюсом. В 1990-х он и его сотрудники изменяли реакцию обезьяны на окружающую среду, посылая электрические импульсы в часть её мозга, называемую MT (middle temporal visual area — средняя временная визуальная область).
Ньюсом говорит, что эта область очень важна для осознания увиденного. Ведь мало того, чтобы в голове создалась картинка "точка ползёт вправо", нужно, чтобы человек понял, что именно происходит.
В тех опытах обезьяну обучали правильно реагировать на определённые движущиеся рисунки, указывая направление их перемещения. Животное получало награду за правильный ответ.
Учёные выяснили, что когда движение шло в одном направлении, активировались одни клетки в зоне МТ, когда в противоположном – другие.
Следующий шаг был логичен: стимулируя "не те" клетки, учёные добились того, что обезьяна реально видела одно движение, но осознавала его как прямо противоположное.
"Как сознание проистекает из функций мозга?" — это один из самых очаровательных и важных вопросов во всей нейробиологии", — считает американский исследователь. Опыты с изменённым визуальным восприятием могут помочь в его решении.
Билл Ньюсом подумывает о постановке опыта вне США, в тех странах, где законодательство, связанное с экспериментами на людях – мягче. И ведь речь-то идёт об опыте на самом себе.
Однако обезьяну нельзя расспросить, что именно она видит и чувствует, когда к её нормальному зрительному восприятию добавляется искусственная стимуляция отдельных клеток коры. Да и обычные добровольцы тут плохо подходят.
Потому следующий такой опыт учёный мечтает поставить на себе, внедрив в свою область MT электроды и квалифицированно записав — что же из этого выйдет.
Только прежде ему ещё предстоит получить разрешение. И ещё он предвидит препятствия этического плана.
"Что если кто-то, прочитав отчёт в научном журнале, пойдёт по моим стопам (какой-нибудь молодой аспирант) и нанесёт себе вред? — спрашивает учёный. — Что если он пойдёт глубже в мозг, чем я, туда, где вероятность опасных повреждений ещё выше? Я буду чувствовать себя виноватым, даже если мой собственный эксперимент пройдёт удачно".
Опыты на себе. Вполне в духе настоящего учёного. Хотя Ньюсома и совсем уж безрассудным назвать нельзя. Окончательное решение – ставить такой опыт или нет, он примет лишь после точной оценки вероятности постхирургических осложнений.
"При шансе нанести себе вред равным 1 на тысячу я бы пошёл на риск, — поясняет Ньюсом. — При шансе что-то серьёзно повредить в 1 на 100 — не стал бы делать этого. К сожалению, пока оценки, сделанные нейрохирургами, с которыми я разговаривал, как раз лежат между этими двумя цифрами".

Нейроны для ремонта перемещаются сквозь мозг
13.01.2006.  obozrevatel.com
Учёные знают, что мозг производит новые нейроны в течение всей жизни. Но нейрогенезис имеет место лишь в нескольких определённых областях (например, в месте соединения мозга и позвоночника).
Новые клетки, однако, могут мигрировать по всему мозгу и путешествовать даже до обонятельной луковицы — группы клеток в передней части мозга. Опыты по активации нейрогенезиса выполнили невропатолог Катсунобу Савамото (Kazunobu Sawamoto) из университета Кейо (Keio University) и группа его коллег из нескольких стран впервые получили картину путешествий "запасных" нейронов внутри живого мозга. Исследователи провели опыты на мышах, используя флуоресцентную краску, и установила, что нейроны разносит по мозгу ветвящийся поток спиномозговой жидкости. При этом нейроны-путешественники откликались на подталкивание со стороны так называемых ресничек — отростков клеток мозга. Чтобы проверить их роль в этом процессе, исследователи вывели мышей-мутантов, испытывающих недостаток в этих ресничках. В этом случае правильного места назначения достигали всего 9% "запасных" нейронов, против 65% у нормальных мышей.
Авторы работы также отметили, что реснички ответственны за правильное распределение ряда определённых белков в спиномозговой жидкости, которые, в свою очередь, отвечают за целеуказание — за счёт химического взаимодействия они не дают нейронам закрепиться там, где не следует. Потому их блуждания по мозгу, в конце концов, заканчиваются на ремонтируемом участке.

Результаты опытов на мышах за последние 100 лет недействительны?
09.03.2006. molod.com.ua
Ученые проводят опыты над мышами в лабораториях вот уже более 100 лет. Поэтому можно было предположить, что они знают анатомию мыши как свои пять пальцев. Между тем немецкие ученые заявили о том, что они обнаружили у мышей новый орган, пишет MIGnews.com.ua
Всем известно, что у мыши есть такой орган, как вилочковая железа, или тимус - кусочек ткани розового цвета размером с горошину, в котором образуются Т-клетки иммунной системы. Этот орган находится в грудной клетке, над сердцем.
Ганс-Раймер Родевольд из немецкого Университета Ульма и его коллеги говорят, что они обнаружили в шее мышей второй, меньший по размеру тимус. "Первые два месяца я не мог в это поверить, - говорит Родевольд. - Невозможно было представить, что в 2006 году удастся сделать новые открытия в анатомии".
Это открытие вызывает новые вопросы, связанные с изучением иммунной системы мышей. Исследователи часто удаляют "главный" тимус из организма мыши, чтобы изучить, как иммунная система будет работать без него и каким образом Т-клетки будут образовываться в коже и кишечнике.
Наличие второго тимуса в шее мышей говорит о том, что теперь эти результаты можно считать недействительными и исследования придется проводить вновь. Как говорит Ганс-Раймер Родевольд, "некоторым это не понравится".
Это открытие не стало полной неожиданностью: биологи уже знают, что у некоторых других млекопитающих, в том числе у некоторых людей, в шее находится второй тимус. Исследования 1940-х годов показали, что второй тимус имеется в шее у пяти из шести эмбрионов человека, говорит Клэр Блэкбурн, изучающая тимусы в британском Эдинбургском университете. В 60-е годы в одной научной статье высказывалось предположение о наличии у мыши второго тимуса.
Между тем Родевольд говорит, что он и его коллеги намерены показать, что второй тимус является стандартом для мышей. "Безусловно, эта точка зрения отличается от общепринятой", - говорит Блэкбурн. Родевольд и его исследовательская группа обнаружили этот второй орган случайно. Они изучали мышей, имеющих дефекты грудного тимуса, и, исследуя организм мыши миллиметр за миллиметром, обнаружили на шее, рядом с дыхательным горлом, второй тимус.
Эти ученые обнаружили, что второй тимус размером с булавочную головку имеется почти у всех здоровых мышей. Ганс-Раймер Родевольд говорит, что этот тимус раньше не обнаруживали из-за его очень большого сходства с лимфатической железой.
Ученые пытаются понять, каким образом в организме мышей образовался этот второй тимус. Одна из версий заключается в том, что он образовался из той же ткани, из которой состоит главный тимус. Эта ткань может изначально образовываться в области шеи мышиного эмбриона и затем передвигаться к грудной клетке. Маленькие участки этой ткани могли остаться в области шеи и стать основой для образования там тимуса, говорит Клэр Блэкбурн.
Ученых этот орган интересует потому, что он может помочь им лучше понять особенности иммунной системы. Они также надеются определить те стволовые клетки, из которых образуется тимус, и, возможно, использовать их для регенерации этого органа у людей с повреждениями тимуса.
Может ли у мышей быть еще один тимус. У кур может быть до десяти тимусов, разбросанных в разных участках шеи. Но, по мнению Родевольда, "третьего тимуса у мышей быть не может".

Живые "думающие" компьютеры
www.wireheading.com
Флоридский ученый ДеМарше получил грант на математическую модель исчисления нейронной сети, имеющей целью заставить мозг летающих мышей или птицы управлять военным самолетом.
В университете штата Флорида выделили из крысиного эмбриона около 25000 нейронов и поместили их в питательный раствор, который и поддерживал их жизнедеятельность на протяжении всех опытов. Окутав приготовленное "блюдо" сетью из 60-ти датчиков, которые измеряли и контролировали активность нейросети, сотрудники лаборатории начали эксперимент.
Подключив особым образом формирующуюся сеть из биологического материала к авиасимулятору F-22, ученые начали ее обучение. Под микроскопом молодые клетки представляли из себя хаотический набор зерноообразных частиц, подобие песчинок, обрызганных водой, но затем, в результате направленной электростимуляции, отдельные нейроны стали расти и протягивать микроскопические отростки друг ко другу. Так происходило до тех пор, пока образовывались синаптические связи, которые и представляли собой нейронный процесс. Можно было видеть неоднократное протягивание отростка к соседнему нейрону, отдергивание назад, как бы пробуя, кто рядом с ним, пока в течение длительного времени синаптическая связь не начнет утверждаться. В результате сеть должна смоделировать окружающую обстановку (принимая данные от авиасимулятора), т. е. нейроны должны сцепиться друг с другом именно в той уникальной комбинации по отношению к поступающим данным, чтобы реализовать вычислительное устройство - модель подключенного авиасимулятора.
Любопытно, что нейронная сеть должна не только изобразить адекватную модель информационных потоков, но и производить действия, сигналы по управлению, реализовать свое персональное поведение. Для этого нейронная сеть сначала просто принимала полетные данные: углы курса, тангажа. Затем от нее поступало управляющее воздействие в виде изменения одного из параметров (изменяемой величины информационного потока) и анализ реакции окружающей среды, наблюдаемый по изменению поступающей от авиационного симулятора информации. Таким образом происходит настройка передаточных функций обратных связей системы авиационного тренажера. Фактически, для этого мозг летающей мыши либо птицы уже должен ориентироваться на определенную модель-описание внешнего мира, с которым ему предстоит иметь дело, вопрос лишь в том, чтобы подстроить параметры действительно получаемых в результате общения со средой параметров.
В итоге ДеМарше просто передавал действующие - адекватные параметры от одной модели динамики полета другой, причем в отличие от авиационного симулятора, модель летающей мыши
а) была собрана из разрозненных клеток, знающих, с какого рода информацией и какого математического описания системой ей придется столкнуться,
б) мозг мыши не только смоделировал сам симулятор, но и выдавал приказания по тестированию системы, с которой имеет дело, в целях ее изучения и прогнозирования поведения /реакции на управляющее воздействие/
в) отдавал приказания по управлению /изменение амплитуды или фазы эл. сигнала по отросткам/, возможно, с целью обдуманного влияния на процессы окружающей среды.
По словам Томаса Демарше (Thomas DeMarse), "оно" поначалу "разбивало" самолеты, но затем, пройдя некий период адаптации, не без помощи учителей, стало неплохо справляться с обязанностями пилота. Этот опыт стал возможен во многом благодаря тому, что были найдены новые методы по наблюдению за активностью и взаимосвязями клеток. Если раньше было возможно регистрировать все происходящие процессы максимум у нескольких нейронов, то сейчас новые технологии позволяют увеличить их число на 3-4 порядка.
Адаптацию и самообучение нервной системы в процессе постэбрионального развития теоретически можно использовать. Способность центральной нервной системы к управлению движением в 3D-пространстве уже закодирована генетически, но подстройка параметров для конкретной окружающей обстановки и "данному полетному режиму" возможна за счет применения /воплощенного в живых организмах/ метода проектирования, где генетические программы управляются внешними, неизвестными наперед данными. Речь не идет о экспрессии генов, зависящей от внешней среды. Мы имеем дело с программами, написанными так, что поступающие извне данные подстраивают параметры автоматической системы управления траекторным движением.
Вполне возможно появление гибридных компьютеров с биологическими компонентами, которые могут использоваться там, где присутствие человека невозможно или связано с большим риском для его жизни. Живые "думающие" компьютеры имеют перед сделанными человеком ряд преимуществ: во-первых, для их работы не критичен выход из строя некоторого процента составляющих его логических элементов (нейронов), во-вторых, круг доступных для решения мозгом задач гораздо шире и он более элегантно с ними справляется. В то время, как аналоговые / цифровые компъютеры быстро выполняют определенные вычисления / хорошо справляются с определенными видами данных, они лишены гибкости человеческого мозга. В частности, мозг мгновенно решает задачи распознавания графических и звуковых образов - начиная от идентификации незнакомого макета мебели - стола или лампы, и заканчивая угадыванием издали своего знакомого "по походке", манере поведения, подчерку, голосу. Компьютеры требуют для решения таких задач как на порядок больше времени выполнения, так и непомерного труда программистов по моделированию и кодированию.

Микросхема мозга
Микросхема клеток мозга

-

Слева вверху рост нейронов улитки на поверхности микросхемы Infineon, содержащей решётку 128 х 128 транзисторов. Транзисторы записывают активность нейронов

Слева внизу нейроны улитки "прицеплены" к одной из опытных схем, на поверхности которой радиально расходятся дорожки — искусственные синапсы.

Справа нейрочип NACHIP. На фото с сайта msnbc.com изображен один нейрон крысы на микросхеме.

-
Нейрон микросхеме, клетка транзистор

Клетки мозга микросхема

Ионный поток в клетке превращает её в составную часть полевого транзистора, позволяя клетке влиять на работу электроники. Опыт Петера Фромхерца (фото с сайта biochem.mpg.de).

 

Ученые изготовили микросхему с клетками мозга
27.03.2006.  LiveScience.com
В Падуанском университете биологи из Германии, Италии и Швейцарии, совместно со знаменитым изготовителем чипов — компанией Infineon Technologies построили "нейрочип" NACHIP - микросхему со встроенными клетками мозга, сообщает сайт LiveScience.com.
Основные авторы NACHIP: Петер Фромхерц (Peter Fromherz) из отдела мембран и нейрофизики института биохимии Макса Планка (Department of Membrane and Neurophysics), Стефано Вассанелли (Stefano Vassanelli) из отдела физиологии и анатомии человека университета Падуи (Dipartimento di Anatomia e Fisiologia Umana) и Николас Грифф (Nikolaus G. Greeff) из института физиологии университета Цюриха (University of Zurich, Institute of Physiology).
Биологи пересадили тончайший срез гиппокампа крысы на поверхность специального чипа. Известно, что в процессе запоминания и хранения информации у млекопитающих принимает участие несколько отделов головного мозга. Перед тем как информация попадает на долговременное хранение, она предварительно "записывается" в отделе мозга, называемом гиппокампом. Для изучения структуры гиппокампа, взаимодействия в нем сотен тысяч клеток, образующих нейронные сети, и их роли в сохранении информации используются разные методы, в том числе - гистологические, в ходе которых получаются и исследуются тонкие срезы тканей этой части мозга.
Изготовителям чипа удалось разработать революционный подход к изучению мозга, позволяющий регистрировать активность и взаимодействие тысяч нервных клеток в срезе тканей мозга. Работа является прорывом в области создания связей нервной системы с микрочипами.
Ранее доступные нейрофизиологам методы ограничивались небольшим количеством нейронов. Регистрирующие же активность нервных клеток чипы, разработанные в сотрудничестве с компанией Infineon Technologies AG, отличаются в свою очередь очень высокой плотностью.
Авторы проекта с одной стороны использовали методы генной инженерии, чтобы подкорректировать строение нейронов, сделав их более "общительными", а с другой – применили новейшие методы микроэлектроники, чтобы максимально адаптировать чип к нейронам. Исследователи (а работали они сначала с нейронами улитки, как с более крупными и простыми, а потом – с нейронами крыс, как с более сложными и меньшими по размеру) модифицировали нейроны животных, увеличив в их оболочках число ионных каналов и повысив их активность. Сам чип также получил новшества: его покрыли белками, которые в мозге связывают нейроны вместе (своего рода клей) и также активируют ионные каналы в нейронах. В чипе были применены транзисторы с уменьшенным шумом, участки для возбуждения нейронов и соседние с ними транзисторы были сближены до нескольких микронов, чтобы можно было посылать импульс и получать отклик от одного единственного нейрона (ранее либо чипы работали с очень ограниченным числом нейронов, либо – с большим числом, но не с каждым по отдельности, а с их группами).
"Нейрочип" NACHIP размером около миллиметра содержит 16384 транзистора и сотни конденсаторов. Когда на него высаживаются нервные клетки, транзисторы получают от них сигналы, а конденсаторы, под управлением транзисторов, посылают сигналы от электроники – нейронам.
С точки зрения физики, взаимодействие нейронов и схемы происходит благодаря перемещению ионов натрия через клеточную мембрану, что меняет локальный её заряд, на который реагирует транзистор. В свою очередь, управляемый электроникой заряд на конденсаторе влияет на ионный ток через мембрану, заставляя нейрон реагировать на "запрос" извне. Так "органическая" подсистема обменивается с кремниевой электрическими импульсами.
Ученые говорят, что чип пока не способен решать сложные задачи, однако может быть использован для тестирования лекарств, воздействующих на нервные ткани. Например, электроника будет, по замыслу биологов, регистрировать какая из живых клеток, подсоединённых к чипу, отреагирует на раствор, а какая – нет.

 1    2    3    4   оглавление   6 
 

   

- человек - концепция - общество - кибернетика - философия - физика - непознанное
главная - концепция - история - обучение - объявления - пресса - библиотека - вернисаж - словари
китай клуб - клуб бронникова - интерактив лаборатория - адвокат клуб - рассылка - форум