Новая модель гомункулуса раскрыла зону «мастеров на все руки» в моторной коре
Ученые записали активность одиночных нейронов в мозге людей с параличом и выяснили, что двигательная кора управляет телом без строгих анатомических границ. Соседние клетки могут одновременно кодировать движения руки, ноги и лица. Это меняет классические представления о нейрофизиологии и упрощает разработку будущих нейропротезов.
Почти 100 лет студенты изучают моторный гомункулус. Это знаменитая схема, предложенная нейрохирургом Уайлдером Пенфилдом, на которой кора головного мозга поделена на участки. Он нарисовал эту схему в 30-х годах XX века, после экспериментов со стимуляцией открытого мозга током: врач смотрел, какие мышцы пациента дергаются в ответ на слабый разряд. Из-за этого считалось, что в моторной коре нейроны выстроены в четком порядке: вот здесь зона для управления пальцами ног, рядом — область для рук, а чуть ниже находится блок лицевых мышц.
Эксперименты на животных и на людях по регистрации и стимуляции одиночных клеток давно намекали, что мозг устроен хитрее и двигательные зоны могут перекрываться. Чтобы обновить классическую схему, нейрофизиологи решили заново прочитать сигналы на уровне отдельных нейронов и выяснили, как именно прецентральная извилина командует движениями. Результаты опубликовали в журнале Nature.
Авторы научной работы проанализировали данные восьми парализованных пациентов. Этим людям хирурги ранее вживили в мозг микроэлектродные массивы Юта (Utah arrays) в рамках проекта BrainGate2. Технология позволила нейробиологам следить за электрическим пульсом отдельных нейронов. Пациентов просили мысленно выполнить 45 разных движений: например, попытаться поднять ногу, сжать кисть или произнести слово. В это время система нейроинтерфейса непрерывно фиксировала вспышки активности в коре.
В результате строгих границ не оказалось: информация о движениях всего тела была распределена по многим участкам. Зона, которая сильнее всего вспыхивала при мысли о движении руки, также содержала сигналы о работе ног и лица. Точность алгоритмического распознавания команд достигала 86% даже там, где, по старой схеме, их вообще не должно было быть.
На основе всех данных исследователи нарисовали новую карту. В ней появилась универсальная центральная область. Она работает как сложный перекресток, который одинаково сильно реагирует на команды для всех частей тела. Именно нейроны из этой зоны позволили алгоритму распознать весь каталог из 45 движений с рекордной точностью. Поэтому мозг использует не набор изолированных кнопок, а комплексный код, где сигналы прочно переплетены друг с другом.
Кроме того, биологи расшифровали в моторной коре «композиционный код» — абстрактный язык планирования действий. Нейроны использовали похожие шаблоны для разных конечностей. Например, паттерны электрической активности при мысленном сгибании запястья оказались математически похожи на сигналы при попытке согнуть лодыжку.
Ученые пришли к выводу, что мозг сначала генерирует общую идею сгибания сустава, а уже потом применяет ее к конкретной руке или ноге. Эту фундаментальную связь между конечностями ученые зафиксировали во всех участках извилины, включая речевые центры.
Исследователи сделали важную оговорку. Они изучали мозг людей, которые годами жили с параличом. За это время их нейронные связи могли перестроиться. Кроме того, при сильном мысленном усилии пациент мог незаметно напрягать шею или лицо, что тоже считывали датчики.
Для медицины эта переоценка моторной коры открывает новые перспективы. Раньше инженеры думали, что для управления сложным роботом-аватаром или несколькими протезами придется вживлять чипы в разные изолированные зоны мозга. Теперь очевидно, что один датчик в правильном месте способен перехватить команды почти для всего тела. Классический гомункулус оказался лишь удобным упрощением, скрывавшим гораздо более гибкую нейронную сеть.
Telegram 
Дзен 
VK Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) по исследованию Меркурия началась в 2018 году. На видео, созданном из кадров с бортовых камер, можно проследить восьмилетний путь зонда BepiColombo.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии