Ako sa informácie prenášajú z receptora do mozgu! Vedecká knižnica - abstrakty - princípy prenosu informácií a štruktúrnej organizácie mozgu Prenos a príjem informácií do mozgu

V rovnakom čase, napriek zlomku sekundy oneskorenia, rozhranie mozog-počítač-internet-počítač-mozog implementované vedcami umožnilo jednej osobe ovládať pohyby inej osoby. Vzhľadom na to, že táto práca prebieha pod záštitou amerického armádneho výskumného úradu, nie je vôbec prekvapujúce, že najnovšia ukážka využívala strieľačku a simulované akcie s výbušnými zariadeniami. Americká armáda vníma túto technológiu ako príležitosť využiť priamy prenos informácií na obídenie jazykových bariér a rozdielov v skúsenostiach dvoch ľudí, ktorí potrebujú spoločne vykonávať nejakú, možno nebezpečnú, prácu.

Prvá ukážka funkčnosti tohto systému sa uskutočnila minulý rok. A aktuálna ukážka nielen potvrdila funkčnosť samotného nápadu, ale ukázala aj niektoré z jeho rozšírených schopností. Tak ako predtým, jeden z účastníkov, ten, ktorý na diaľku riadi činnosť inej osoby, má na sebe EEG senzory, pomocou ktorých počítač číta vzorce mozgovej aktivity v určitých oblastiach mozgu. Tieto dáta sú digitalizované a prenášané cez internet do iného počítača, ktorý vykoná celú sekvenciu naopak. Druhá osoba, účinkujúci, je vystavená magnetickému poľu indukovanému cievkou zameranou na oblasť mozgu, ktorá riadi pohyby rúk. Ľudský operátor môže poslať príkaz inej osobe a nemusí sa k tomu ani pohnúť, stačí si len predstaviť, že hýbe rukou. Ľudský interpret prijíma príkazy zvonku pomocou technológie transkraniálnej magnetickej excitácie a jeho ruky sa pohybujú nezávisle od jeho vedomia.

Vedci vo svojich experimentoch testovali výkonnosť systému na troch pároch účastníkov. Operátor a účinkujúci sa nachádzali vždy v dvoch budovách, medzi ktorými bola vzdialenosť 1,5 kilometra a medzi ktorými bola vedená len jedna digitálna komunikačná linka. „Prvý operátor bol zapojený do počítačovej hry, v ktorej mal brániť mesto pred útokom pomocou rôznych druhov zbraní a zostreľovaním rakiet vypustených nepriateľom. Zároveň bol úplne zbavený možnosti fyzického ovplyvňovania hrateľnosti. Jediný spôsob, ako mohol operátor hrať hru, bolo mentálne ovládanie pohybov svojich rúk a prstov, píšu výskumníci z Washingtonu. - Presnosť hry sa veľmi líšila od páru k páru a pohybovala sa od 25 do 83 percent. A najvyššia úroveň chýb bola spôsobená chybou pri vykonávaní príkazu „oheň“.

Vedci teraz získali miliónový grant od W. M. Keck Foundation, ktorý im umožní pokračovať a rozširovať výskum. V rámci novej etapy sa výskumníci chystajú naučiť dešifrovať a prenášať zložitejšie mozgové procesy, rozšíriť počet typov prenášaných informácií, čo umožní prenos pojmov, myšlienok a pravidiel. Vďaka tomu, aspoň s tým vedci rátajú, bude možné v blízkej budúcnosti implementovať také fantastické technológie, pomocou ktorých budú môcť napríklad geniálni vedci prenášať svoje poznatky priamo na študentov, alebo virtuózni hudobníci alebo chirurgovia budú môcť vykonávať operácie na diaľku pomocou rúk iných ľudí.

Špeciálna organizácia ľudského nervového systému umožňuje vnímať a vnímať objektívny svet. Všetky zmyslové orgány sú spojené s mozgom. Každý zmyslový orgán reaguje na podnety určitej modality:

Orgány videnia vystaveniu svetlu,

Sluchové orgány na vibrácie vzdušných vĺn,

Orgány dotyku na mechanické vplyvy,

Chuťové orgány pre chemickú expozíciu v oblasti úst,

Čuchové orgány chemickej expozícii v oblasti nosa.

Aby mozog reagoval na podnet, každá zmyslová modalita musí najprv premeniť zodpovedajúcu fyzickú energiu na elektrickú energiu. Potom tieto signály – každý svojím vlastným spôsobom – idú do mozgu. Tento proces premeny fyzickej energie na elektrickú energiu vykonávajú špeciálne bunky v zmyslových orgánoch, ktoré sa nazývajú receptory.

Vizuálne receptory sú umiestnené v tenkej vrstve na vnútornej strane oka. Každý vizuálny receptor obsahuje chemikáliu, ktorá reaguje na svetlo a táto reakcia spúšťa sériu udalostí, ktorých výsledkom je nervový impulz.

Sluchové receptory sú tenké vláskové bunky umiestnené hlboko v uchu. Vibrácie vzduchu ohýbajú tieto vlasové bunky, čo vedie k nervovým impulzom.

Príroda prišla s podobnými „trikami“ pre iné zmyslové modality.

Receptor je neurón, teda nervová bunka, aj keď špecializovaná. Excitovaný receptor vysiela elektrický signál do interneurónov. Tie - do receptívnej zóny mozgovej kôry. Každá zmyslová modalita má svoju vlastnú receptívnu oblasť.

V receptívnej alebo inej zóne kôry vzniká vedomý zážitok vnemu. Mozog a vedomie vnímajú nielen vplyv podnetu, ale aj množstvo charakteristík podnetu, napríklad intenzitu nárazu.

Čím väčšia je intenzita nárazu, tým vyššia je frekvencia nervových vzruchov – tak príroda zakódovala túto korešpondenciu. Čím vyššia je frekvencia nervových impulzov, tým väčšia je vnímaná intenzita stimulu mozgom a vedomím.

Pre presnejšiu špecifikáciu signálu (napríklad akej farby je svetlo alebo akej chuti jedlo) slúžia špecifické neuróny (jeden neurón prenáša informáciu o modrej farbe, druhý o zelenej, tretí o kyslom jedle, štvrtý o slanom...).

Pri vnímaní zvuku môžu byť črty vnemu zakódované tvarom elektrického signálu vstupujúceho do mozgu. Ak sa priebeh blíži k sínusovej vlne, je nám tento zvuk príjemný.

Literatúra

Atkinson R. L., Agkinson R. S., Smith E. E. Úvod do psychológie: Učebnica pre univerzity / Transl. z angličtiny pod. vyd. V. P. Zinčenko. - M.: Trivola, 1999.

Zo sietnice sa signály posielajú do centrálnej časti analyzátora pozdĺž optického nervu, ktorý pozostáva z takmer milióna nervových vlákien. Na úrovni optického chiazmy ide asi polovica vlákien do opačnej hemisféry mozgu, zvyšná polovica ide do tej istej (ipsilaterálnej) hemisféry. K prvému prepínaniu vlákien zrakového nervu dochádza v laterálnom genikulátnom tele talamu. Odtiaľ sa nové vlákna posielajú cez mozog do zrakovej kôry (obr. 5.17).

Genikulárne telo je v porovnaní so sietnicou pomerne jednoduchý útvar. Je tu len jedna synapsia, pretože prichádzajúce vlákna zrakového nervu končia na bunkách, ktoré vysielajú svoje impulzy do kôry. Genikulárne telo obsahuje šesť vrstiev buniek, z ktorých každá prijíma vstup iba z jedného oka. Horné štyri sú malé bunky, spodné dve sú veľké bunky, takže vrchné vrstvy sa nazývajú parvocelulárny(parvo - malý, cellula - bunka, lat.) a tie nižšie - magnocelulárny(magnus - veľký, lat.)(obr. 5.18).

Tieto dva typy vrstiev dostávajú informácie z rôznych gangliových buniek spojených s rôznymi typmi bipolárnych buniek a receptorov. Každá bunka genikulárneho tela je aktivovaná z receptívneho poľa sietnice a má „on“ alebo „ofrV“ centrá a perifériu opačného znamienka. Avšak medzi bunkami genikulárneho tela a gangliovými bunkami sietnice existuje

Ryža. 5 17 Prenos vizuálnych informácií do mozgu. 1- oko; 2 - sietnica; 3 - zrakový nerv; 4 - vizuálny chiasmus; 5 - vonkajšie genikulárne telo, 6 - vizuálne žiarenie; 7 - zraková kôra; 8 - okcipitálne laloky (Lindsney, Norman, 1974)

Mozog je fyzickým základom videnia. Väčšina dráh vedúcich zo sietnice do zrakovej kôry v zadných hemisférach prechádza cez laterálne genikulárne telo. Prierez touto subkortikálnou štruktúrou odhaľuje šesť bunkových vrstiev, z ktorých dve zodpovedajú magnocelulárnym spojeniam (M) a štyri parvocelulárnym spojeniam (P) (Zeki, 1992).

Existujú rozdiely, z ktorých najvýznamnejšia je oveľa výraznejšia schopnosť periférie receptívneho poľa buniek genikulárneho tela potláčať účinok centra, teda sú špecializovanejšie (Hubel, 1974).

Neuróny laterálneho genikulárneho tela posielajú svoje axóny do primárnej zrakovej kôry, tzv zónuVI (vizuálne - vizuálne, Angličtina). Primárny vizuál (striatálny) kôru tvoria dva paralelné a do značnej miery nezávislé systémy – magnocelulárny a parvocelulárny, pomenované podľa vrstiev genikulárnych tiel talamu (Zeki a Shopp, 1988). Magnocelulárny systém sa nachádza u všetkých cicavcov, a preto má skorší pôvod. Parvocelulárny systém je prítomný len u primátov, čo naznačuje jeho neskorší evolučný pôvod (Carlson, 1992). Magnocelulárny systém je zahrnutý do analýzy tvaru, pohybu a hĺbky vizuálneho priestoru. Parvocelulárny systém sa podieľa na vizuálnych funkciách vyvinutých u primátov, ako je vnímanie farieb a detekcia jemných detailov (Merigan, 1989).

Spojenie medzi genikulárnymi telami a pruhovanou kôrou sa uskutočňuje s vysokou topografickou presnosťou: zóna VI v skutočnosti obsahuje „mapu“ celého povrchu sietnice. Poškodenie ktorejkoľvek časti nervovej dráhy spájajúcej sietnicu so zónou VI vedie k vzhľadu polia absolútnej slepoty, ktorých rozmery a poloha presne zodpovedajú dĺžke a

lokalizácia poškodenia v zóne VI. S. Henschen túto zónu pomenoval kortikálna sietnica (Zeki, 1992).

Vlákna pochádzajúce z laterálnych geniculátov sú v kontakte s bunkami štvrtej vrstvy kôry. Odtiaľto sa informácie nakoniec rozšíria do všetkých vrstiev. Bunky tretej a piatej vrstvy kôry posielajú svoje axóny do hlbších štruktúr mozgu. Väčšina spojení medzi bunkami striate cortex prebieha kolmo k povrchu, laterálne spojenia sú prevažne krátke. To naznačuje prítomnosť lokality v spracovaní informácií v tejto oblasti.

Oblasť sietnice, ktorá ovplyvňuje jednoduchú bunku kôry (recepčné pole bunky), podobne ako polia neurónov sietnice a genikulárnych tiel, je rozdelená na oblasti „on“ a „offr“. Tieto polia však majú ďaleko od dokonalého kruhu. V typickom prípade sa receptívne pole skladá z veľmi dlhej a úzkej „op“ oblasti, ku ktorej na oboch stranách priliehajú širšie „o!G“ oblasti (Hubel, 1974).