Foto: Sheaova laboratoř/Cold Spring Harbor LaboratoryNa obrázku: Sheaova laboratoř sledovala nervové dráhy spojující AC s několika dalšími částmi mozku, včetně mediálního genikulátu (na obrázku), o kterém se předpokládá, že pomáhá řídit a udržovat pozornost.
Abychom vnímali svět a komunikovali s jinými lidmi, potřebujeme všechny naše smysly. To platí pro zvířata i pro lidi. U vývojových poruch jako je autismus tomu tak být ale nemusí.
Vědci z laboratoře v Cold Spring Harboru zjistili, že se ve sluchovém centru myšího mozku spojují čichové a zvukové signály, což ovlivňuje sociální chování, jako je vyhledávání mláďat. Tento objev může vést k lepšímu pochopení toho, jak neurologické stavy, jako je autismus, ovlivňují schopnost člověka interpretovat sociální signály.
Jak přesně se tyto signály mísí v mozku a vzájemně se ovlivňují, není dobře známo. Profesor Stephen Shea z laboratoře v Cold Spring Harboru a postgraduální studentka Alexandra Nowlanová, sledovali, jak se čich a sluch vzájemně ovlivňují v myším mozku během mateřského chování. Zjistili, že se tato činnost neomezuje pouze na matky. Mohou se ji naučit i matky náhradní, jako jsou nevlastní matky a nebo chůvy.
Tyto stavy mohou ovlivnit způsob, jakým mozek zpracovává přicházející informace. Tyto podmínky mohou ovlivnit to, jak mozek zpracovává příchozí informace a ztěžovat tak interpretaci sociálních podnětů, které řídí rozhovory, schůzky a další. Představte si, že jste na večeři, ale necítíte vůni jídla. Nebo jste doma, ale neslyšíte zvonek u dveří. Zní to jako sen? Jenže, co když to sen není?
„Vyhledávání mláďat je pro matky, nebo pečovatelky jednou z nejdůležitějších věcí. Vyžaduje schopnost cítit a slyšet mládě. Pokud jsou obě tyto věci důležité, může to znamenat, že se někde v mozku spojují.
Jednou ze zajímavých věcí, kterou jsme zjistili, byla projekce z místa zvaného bazální amygdala (BA),“ vysvětluje Stephen Shea.
U myší a lidí se bazální amygdala (BA) podílí na učení a zpracování sociálních a emočních signálů. Tým zjistil, že neurony BA přenášejí během vyhledávání mláďat pachové signály do sluchového centra mozku, sluchové kůry (AC). Tam se spojují s přicházejícími zvukovými signály a ovlivňují reakci zvířete na budoucí zvuky, jako je křik mláďat.
Překvapivé bylo, že když Sheaův tým zablokoval myším matkám přístup k čichovým signálům, jejich reakce na přivolání mláďat se téměř úplně rozpadla.
„Myslíme si, že to, co se dostává do AC, je filtrované prostřednictvím sociálně-emocionálních signálů z neuronů BA,“ vysvětluje Shea. „Toto zpracování může být u autismu a neurodegenerativních onemocnění narušené.
Foto: Sheaova laboratoř/Cold Spring Harbor LaboratoryNa obrázku: Nervové dráhy, nahoře obarvené neonově zeleně, přenášejí signály o čichu myším mozkem z bazální amygdaly do sluchové kůry.
Sheaova laboratoř nyní zkoumá, jak se tyto oblasti mozku propojují a vzájemně ovlivňují. Jejich práce může vést k lepšímu pochopení toho, jak může autismus ovlivnit schopnost člověka interpretovat sociální signály.
„Myšlenka, že jsme objevili nervový obvod, který může umožňovat přímou interakci emočních procesů s vnímáním, je pro mě velmi vzrušující,“ říká Shea. Jeho výzkum by mohl přinést odpovědi na jednu z nejstarších otázek lidstva. Jak naše smysly ovlivňují způsoby, jakými se vzájemně propojujeme a jak vnímáme svět?
Zdroj: EurekAlert, původní tiskovou zprávu napsala Sara Giarnieri, Cold Spring Harbor Laboratory
Názor, že kvantová fyzika musí být základním mechanismem vědomí, se poprvé objevil v 90. letech 20. století.
Když nositel Nobelovy ceny za fyziku Roger Penrose, Ph.D. a anesteziolog, MUDr. Stuart Hameroff, popularizovali myšlenku, že nervové mikrotubuly umožňují kvantové procesy v našem mozku, což vede k vědomí.
Nedávný experiment vysoké školy ve Wellesley, při kterém byla krysám aplikovaná anestezie, přesvědčil vědce, že za vědomí jsou zodpovědné drobné struktury v mozku.
V článku publikovaném v roce 1996 ve Science předpokládali, že vědomí může fungovat jako kvantová vlna procházející mozkovými mikrotubuly. Metoda je známá jako teorie Orch-OR. Odkazuje na schopnost mikrotubulů provádět kvantové výpočty prostřednictvím matematického procesu, který Penrose nazývá „objektivní redukce“.
Abychom toho dosáhli, nespoléhají na klasickou fyziku. Místo toho se odborníci domnívají, že mikrotubuly provádějí neuvěřitelné operace v kvantové říši. S odvoláním na práci dřívějších výzkumů studie vyvozuje, že stejný druh kvantových operací se pravděpodobně odehrává přímo v lidském mozku.
Během experimentů s krysím mozkem vědci z Wellesley podali hlodavcům isofluran, typ inhalačního celkového anestetika používaného k vyvolání a udržení bezvědomí při operacích. Jedna skupina krys také dostávala léky stabilizující mikrotubuly, zatímco druhá ne. Vědci zjistili, že molekuly stabilizující mikrotubuly udržely krysy při vědomí déle, než nestabilizované. Tyto krysy rychleji ztratily svůj „vzpřimovací reflex“, nebo schopnost obnovit normální držení těla. Svoje zjištění pak v srpnu 2024 publikovali v časopise eNeuro.
V současné době se předpokládá, že těkavá anestetika způsobují bezvědomí působením na jeden, nebo více molekulárních cílů včetně nervových iontových kanálů, receptorů, mitochondrií, synaptických proteinů a cytoskeletálních proteinů. Anestetické plyny se vážou na cytoskeletální mikrotubuly (MT) a tlumí jejich kvantové optické účinky, což potenciálně přispívá k bezvědomí.
Záhada zvaná vědomí
Studie je významná, protože fyzický zdroj vědomí byl po desetiletí záhadou. Je to významný krok směrem k ověření teorie, že náš mozek provádí kvantové operace a že tato schopnost generuje naše vědomí. Myšlenka, která v posledních třech desetiletích získává na síle.
V kvantové fyzice částice neexistuje tak, jak ji pozoruje klasická fyzika. S určitým fyzickým umístěním. Místo toho existuje jako oblak pravděpodobností. Pokud se částice dostane do kontaktu se svým prostředím, jako když ji pozoruje měřicí přístroj, ztratí svou „superpozici“. Zhroutí se do určitého měřitelného stavu. Do stavu, ve kterém byl pozorovaný. Penrose předpokládal, že „pokaždé, když se kvantová vlnová funkce v mozku zhroutí tímto způsobem, vyvolá to okamžik vědomé zkušenosti“.
Revoluce v chápání vědomí
Pokud se tato kvantová teorie vědomí vázaná na mikrotubuly ukáže jako správná, mohlo by to způsobit revoluci v našem chápání vědomí a dokonce posílit průkopnickou teorii, že je vědomí na kvantové úrovni schopné být na všech místech současně. Jinými slovy, může existovat všude současně, což naznačuje, že vaše vlastní vědomí se může hypoteticky spojit s kvantovými částicemi mimo váš mozek, možná se zaplete do vědomí po celém vesmíru.
Toto pozorování poskytuje konkrétní důkaz, že neurony jsou schopné pracovat rychlostí, která umožňuje kvantové operace. Přivádí nás o další krok blíže k pochopení toho, jak přesně jsou naše mozky a možná i naše vědomí, spojené s kvantovým vesmírem.
Mysl „jako kvantový fenomén“ by „utvářela naše myšlení o široké škále souvisejících otázek, jako je ta, zda jsou pacienti v kómatu při vědomí,“ říká neurolog a profesor vysoké školy ve Wellesley Mike Wiest, Ph.D. Kromě nové práce, která nám pomáhá lépe porozumět tomu, jak léčit zdravotní problémy související s mozkem, říká „…vstoupíme do nové éry v chápání toho, co jsme.“
Podle recenzované publikace Yalské univerzity, zveřejněné AAAS v Eureka Alert, lidský mozek filtruje záplavu zážitků a vytváří specifické vzpomínky. Proč se ale některé zážitky v této záplavě smyslových informací stanou „zapamatovatelné“, zatímco většinu z nich mozek zahodí?
Výpočtový model a behaviorální studie vyvinuté vědci z Yalu naznačuje nový klíč k této prastaré otázce. Uvádějí vědci v časopise Nature Human Behavior.
„Mysl upřednostňuje zapamatování si věcí, které není schopna dobře vysvětlit,“ řekl Ilker Yildirim, odborný asistent psychologie na Filozofické a přírodovědecké fakultě Yale a hlavní autor článku. „Pokud je scéna předvídatelná a není překvapivá, může být ignorována.“
Osoba může být například krátce zmatena přítomností požárního hydrantu v přírodním prostředí, což ztěžuje interpretaci obrazu. A právě proto je lépe zapamatovatelná. „Naše studie prozkoumala otázku, která vizuální informace je zapamatovatelná, spárováním výpočtového modelu složitosti scény se studií chování,“ řekl Yildirim.
Pro studii, kterou vedli Yildirim a John Lafferty, John C. Malone, profesor statistiky a datové vědy na Yale, výzkumníci vyvinuli výpočetní model, který se zabýval dvěma kroky při vytváření paměti. Kompresí vizuálních signálů a jejich rekonstrukcí.
Na základě tohoto modelu navrhli sérii experimentů. Lidé byli dotázáni, zda si pamatují konkrétní obrázky ze sekvence přírodních obrázků zobrazovaných v rychlém sledu. Tým z Yale zjistil, že čím obtížnější bylo pro výpočetní model rekonstruovat obrázek, tím pravděpodobněji si účastníci obrázek zapamatovali.
„Použili jsme model umělé inteligence, abychom se pokusili osvětlit vnímání scén lidmi. Toto pochopení by mohlo v budoucnu pomoci při vývoji efektivnějších paměťových systémů pro umělou inteligenci,“ řekl Lafferty, který je také ředitelem Centra pro neurocomputaci a Strojové inteligence v institutu Wu Tsai na Yale.
Bývalí postgraduální studenti Yale Qi Lin (psychologie) a Zifan Lin (statistika a datová věda) jsou spoluprvními autory článku.
Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Nature Human Behavior.
Neokortex, který je rozhodující strukturou pro lidskou inteligenci, má tloušťku necelých pět milimetrů. V ní, ve vnější vrstvě mozku, zpracovává 20 miliard neuronů nespočet smyslových vjemů, plánuje činnosti a tvoří základ našeho vědomí.
Jak tyto neurony zpracovávají všechny tyto složité informace? To do značné míry závisí na tom, jak jsou vzájemně „propojeny“.
Když myšlenky plynou jedním směrem
Podle článku publikovaného v časopise Eureca Alert, vědci zjistili, že lidské neurony komunikují jedním směrem, zatímco u myší mají signály tendenci proudit ve smyčkách.
To zvyšuje efektivitu a kapacitu lidského mozku při zpracování informací. Tyto objevy by mohly přispět k dalšímu vývoji umělých neuronových sítí. Takové jsou závěry nové studie provedené naCharité, Universitätsmedizin Berlin.
Experimentální uspořádání pro experimenty s více pacienty, které zaznamenávají aktivitu až deseti neuronů.
Složitější neokortex (kůra mozková) = odlišné zpracování informací
Lidský neokortex je mnohem silnější a složitější než myší. Přesto vědci dříve předpokládali, částečně kvůli nedostatku dat, že se řídí stejnými základními principy propojení. Tým vědců z Charité pod vedením Geigera nyní pomocí výjimečně vzácných vzorků tkání a nejmodernější technologie prokázal, že tomu tak není.
„Naše dosavadní poznatky o neurální architektuře v mozkové kůře vycházejí především z poznatků získaných na zvířecích modelech, jako jsou myši,“ vysvětluje profesor Jörg Geiger, ředitel Institutu pro neurofyziologii na Charité. V těchto modelech spolu sousední neurony často komunikují, jako by spolu vedly dialog. Jeden neuron dává signál druhému a ten mu ho posílá zpět. To znamená, že informace často proudí v rekurentních smyčkách.“
Chytrá metoda odposlechu neuronové komunikace
V rámci studie vědci zkoumali mozkovou tkáň 23 osob, které podstoupily neurochirurgický zákrok na Charité při léčbě epilepsie rezistentní na léky. Při operaci bylo z lékařského hlediska nutné odstranit mozkovou tkáň, aby byl umožněn přístup k nemocným strukturám pod ní. Pacienti souhlasili s použitím této přístupové tkáně pro výzkumné účely.
Aby mohl tým pozorovat toky signálů mezi sousedními neurony v nejsvrchnější vrstvě lidské mozkové kůry, vyvinul vylepšenou verzi techniky, která je známá jako „multipatch“. Ta výzkumníkům umožnila naslouchat komunikaci probíhající mezi až deseti neurony najednou (podrobnosti viz „O metodě“). Díky tomu byli schopni provést potřebný počet měření pro zmapování sítě v krátkém čase, než buňky ukončily svou činnost mimo tělo. Celkem analyzovali komunikační kanály mezi téměř 1 170 neurony s přibližně 7 200 možnými spojeními.
Zjistili, že pouze malá část neuronů se zapojila do vzájemného dialogu. „U lidí mají informace tendenci proudit jedním směrem. Málokdy se vrací do výchozího bodu buď přímo, nebo prostřednictvím cyklů,“ vysvětluje Dr. Yangfan Peng, první autor publikace. Pracoval na studii v Ústavu pro neurofyziologii a nyní sídlí na Klinice neurologie a Neuroscience Research Center v Charité.
Ekonomický vzor pro AI?
„Řízená síťová architektura, kterou vidíme u lidí, je výkonnější a šetří zdroje, protože více nezávislých neuronů může zvládat různé úkoly současně,“ vysvětluje Peng. „To znamená, že místní síť může uložit více informací.
V minulosti vývojáři umělé inteligence hledali inspiraci v biologických modelech při navrhování umělých neuronových sítí, ale také optimalizovali své algoritmy nezávisle na biologických modelech.
„Mnoho umělých neuronových sítí již využívá určitou formu této dopředně orientované konektivity, protože pro některé úkoly přináší lepší výsledky,“ říká Geiger. „Je fascinující vidět, že podobný síťový princip vykazuje také lidský mozek. Tyto poznatky o nákladově efektivním zpracování informací v lidské mozkové kůře by mohly poskytnout další inspiraci pro zdokonalování sítí AI.“
Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byly publikována v časopise Science: Peng Y. a kol., 2024, 18. dubna.
O metodě
Když se provádí operace k léčbě lékové rezistence nebo refrakterní epilepsie, je často z lékařského hlediska nutné odstranit mozkovou tkáň. K prozkoumání této cenné tkáně pro studii, která byla právě publikována, byl vyžadován výslovný souhlas pacientů. Výzkumná skupina je hluboce vděčná pacientům za jejich souhlas.
Studie publikovaná v časopise Science odhalila dvě kritické skupiny míšních neuronů, jednu nezbytnou pro nové adaptivní učení a druhou pro vyvolání adaptací, které se již jednou pohyb naučily. Tato zjištění by mohla pomoci vyvinout způsoby, jak napomoci zotavení po poranění míchy.
Vědci již nějakou dobu vědí, že motorický výstup z míchy lze cvičením upravit i bez mozku. Nejdramatičtěji se to ukázalo u hmyzu bez hlavy, jehož nohy lze stále trénovat tak, aby se vyhýbaly vnějším signálům. Až dosud nikdo přesně nezjistil, jak je to možné, a bez tohoto pochopení není tento jev o mnoho víc než bizarní fakt. Jak vysvětluje Takeokaová: „Získání poznatků o základním mechanismu je nezbytné, pokud chceme pochopit základy pohybové automatiky u zdravých lidí a využít tyto znalosti ke zlepšení zotavení po poranění míchy.“
Foto: Tiskový zdroj poskytnutý centrem RIKENV TÉTO STUDII SE MÍCHY, KTERÉ SPOJOVALY POLOHU KONČETINY S NEPŘÍJEMNÝM ZÁŽITKEM, NAUČILY PŘEMÍSTIT KONČETINU JIŽ PO 10 MINUTÁCH A DRUHÝ DEN SI UCHOVALY PAMĚŤ.
Před skokem do neurálních obvodů vědci nejprve vyvinuli experimentální nastavení, které jim umožnilo studovat adaptaci míchy u myší, a to jak učení, tak zapamatování, bez vstupu z mozku. Každý test měl experimentální myš a kontrolní myš, jejichž zadní nohy volně visely. Pokud zadní noha experimentální myši klesla příliš dolů, byla elektricky stimulována, což napodobovalo něco, čemu by se myš chtěla vyhnout. Kontrolní myš obdržela stejnou stimulaci ve stejnou dobu, ale nebyla spojena s vlastní polohou zadní nohy.
Po pouhých 10 minutách pozorovali motorické učení pouze u experimentálních myší; jejich nohy zůstaly vysoko nahoře a vyhýbaly se jakékoli elektrické stimulaci. Tento výsledek ukázal, že mícha dokáže spojit nepříjemný pocit s polohou nohy a přizpůsobit svůj motorický výkon tak, aby se noha nepříjemnému pocitu vyhnula, a to vše bez potřeby mozku. O 24 hodin později zopakovali 10minutový test, ale obrátili experimentální a kontrolní myši. Původní experimentální myši stále držely nohy nahoře, což naznačovalo, že mícha uchovala vzpomínku na minulou zkušenost, která narušovala nové učení.
Poté, co tým zavedl jak okamžité učení, tak paměť v míše, vydal se prozkoumat neurální obvody, které obojí umožňují. Použili šest typů transgenních myší, každou s jinou sadou postižených míšních neuronů a testovali je na motorické učení a obrácení učení. Zjistili, že zadní končetiny myší se nepřizpůsobily, aby se vyhnuly elektrickým šokům poté, co byly vyřazeny neurony v horní části míchy, zejména ty, které exprimují gen Ptfla.
Když byly tyto neurony umlčeny den poté, co se naučily vyhýbat se, míchy se chovaly, jako by se nikdy nic nenaučily. Výzkumníci také hodnotili vybavování paměti druhý den opakováním počátečních podmínek učení. Zjistili, že u myší divokého typu se zadní končetiny stabilizovaly tak, aby dosáhly vyhýbací pozice rychleji než první den, což naznačuje, že se vzpamatovávají. Vybuzení En1 neuronů během vyvolání zvýšilo tuto rychlost o 80 %, což ukazuje na zvýšenou motorickou paměť.
„Nejenže tyto výsledky zpochybňují převládající představu, že motorické učení a paměť jsou omezeny pouze na mozkové okruhy,“ říká Takeokaová, „ale ukázali jsme, že můžeme manipulovat s motorickou vzpomínkou na míchu, což má důsledky pro terapie určené ke zlepšení zotavení po spinálním onemocnění. poškození šňůry.“
Obezita středního věku je způsobena změnami tvaru neuronů v mozku
Bylo zjištěno, že změna tvaru určité struktury neuronů má významný dopad na obezitu u potkanů. Vědci se domnívají, že nález se přenese na lidi a mohl by nám jednoho dne pomoci bojovat s našimi vlastními tukovými zásobami středního věku.
Výzkumníci z univerzity v Nagoji, univerzity v Osace a dalších institucí v Japonsku, provedli studii na hlodavcích, aby se pokusili zjistit, jak tvar neuronů a způsob, jakým se mění s věkem, mohou souviset s obezitou.
Ve své studii publikované v EurekAlert, se zaměřili na protein zvaný melanokortin-4 (MC4R), což je chemický posel v mozku, který působí tak, že potlačuje příjem potravy, když tělo cítí příliš mnoho kalorického příjmu.
Zjistili, že MC4R se hromadí ve strukturách podobných anténám známým jako primární řasinky v několika skupinách neuronů v oblasti hypotalamu v mozku. MC4R v těchto strukturách je aktivován signálem přejídání dodávaným hormony známými jako melanokortiny.
Vyzbrojeni těmito informacemi se vědci rozhodli zjistit, zda se struktura řasinek změnila u mladých oproti starším myším, a pokud ano, zda by to mohlo vysvětlit důvod, proč mají kila tendenci se s věkem nabalovat.
Jistě, řasinky MC4R byly o něco kratší u potkanů středního věku (ve věku šest měsíců) než u jejich mladších bratrů (ve věku devět týdnů). To odpovídalo pomalejšímu metabolismu a schopnosti spalovat tuky u starších hlodavců.
„Věříme, že podobný mechanismus existuje i u lidí,“ řekl hlavní autor studie, Kazuhiro Nakamura z Nagojovy univerzity Postgraduální lékařské fakulty. „Doufáme, že naše zjištění povede k základní léčbě obezity.“
Při bližším pohledu na MC4R vědci nasadili jedné skupině potkanů standardní stravu, aby stanovili základní linii smršťování řasinek s věkem. Poté nasadili dvěma dalším skupinám buď dietu s vysokým obsahem tuků, nebo omezenou dietu. Zjistili, že potkanům, kteří si užívali jídla s vysokým obsahem tuku, se jejich řasinky MC4R s věkem zmenšovaly (dá se říci, že pětkrát) rychleji, zatímco u potkanů s omezenou dietou se řasinky zmenšovaly pomaleji .
Při pohledu na situaci z ještě jiné perspektivy tým také geneticky upravil zkrácené řasinky MC4R u mladých potkanů. To vedlo hlodavce k tomu, že více jedli, měli snížený metabolismus a přibývali na váze, čímž se posílilo spojení mezi krátkými řasinkami MC4R a obezitou.
Nakonec vědci zkoumali způsob, jakým hormon známý jako leptin fungoval u experimentálních potkanů. Leptin je hormon, o kterém se předpokládá, že pomáhá regulovat chuť k jídlu. Citlivost na leptin byla zkoumána ve vztahu k obezitě v mnoha studiích, včetně jedné, která se zaměřovala na enzym v tukových buňkách, který by mohl změnit jejich citlivost na hormon a vést k rychlému úbytku hmotnosti. V této studii potkani se zkrácenými řasinkami, kterým byl podáván leptin, nezaznamenali žádné účinky na snížení chuti k jídlu.
„Tento jev, nazývaný leptinová rezistence, je často pozorován také u obézních lidských pacientů,“ řekl Manami Oya, první autor studie. „To je překážka v léčbě obezity, ale příčina je dlouho neznámá.
„U obézních pacientů tuková tkáň vylučuje nadměrné množství leptinu, který spouští chronické působení melanokortinu. Naše studie naznačuje, že to může podporovat zkracování řasinek MC4R+ související s věkem a uvádět zvířata do sestupné spirály, kdy se melanokortin stává neúčinným, což zvyšuje riziko obezity.“
Samozřejmě bude zapotřebí více studií, aby se zjistilo, zda se zjištění přenesou na lidské subjekty. Nakamura prozatím opakuje nepříliš zábavné rady odborníků na hubnutí, které už desítky let říkají: dávejte si pozor na to, co jíte.
„Umírněné stravovací návyky by mohly udržet řasinky MC4R dostatečně dlouho na to, aby udržely mozkový systém proti obezitě v dobrém stavu, i když stárneme,“ řekl.
Lékař Matthew Davidson a jeho kolegové zjistili, že naše vizuální vnímání klesá, když naše nohy dopadnou na zem. Neurovědci tak poprvé prokázali souvislost mezi posuny v našem zrakovém vnímání a kadencí našich kroků při chůzi.
Další pochopení tohoto by mohlo pomoci vyvinout včasnou diagnostiku neuromuskulárních nebo psychiatrických onemocnění. Prozumět změnám v pohyblivosti, jak stárneme, nebo pomoc se sportovní vědou a atletickým tréninkem.
Výzkum publikovaný v Nature Communications ukazuje, že mozek zpracovává vidění rytmickým způsobem, přičemž citlivost stoupá a klesá v cyklu, který odpovídá rytmu našich kroků. Při přechodu z jednoho kroku na druhý je lidské vnímání dobré a reakce rychlé.
Při došlapu však naše vidění není tak ostré a reakce jsou zpomalené.
Vedoucí autor, lékař Matthew Davidson z Vysoké školy psychologie na univerzitě v Sydney, řekl: „Tato práce odhaluje dříve neznámý vztah mezi vnímáním a pohybem. Překlenuje propast mezi experimentální psychologií a naším přirozeným každodenním chováním.“
Studie také potvrzuje naši představu o tom, že zrakové centrum mozku vnímá prostředí stroboskopicky; naše vnímání si bere pravidelné vzorky světa a pak je spojuje dohromady, aby vytvořilo náš celistvý zážitek.
Nové zjištění, které odhaluje posuny v našem vizuálním vnímání, má však důležité poznatky pro pochopení lidského chování, toho, jak interagujeme s prostředím a děláme rozhodnutí.
Dr. Davidson řekl: „Vědomě si uvědomujeme plynulý proud vidění, ale je to klamné. Používám přirovnání ke kachně, která plave na rybníku. Pod hladkým pohybem na hladině se skrývá spousta cyklické aktivity.“
Tato studie rozšiřuje dřívější práci ze stejné laboratoře, která ukazuje, že vnímání zraku a zvuku je cyklické, přičemž náš mozek odebírá přibližně osm vzorků za sekundu.
Profesor Alais řekl: „Kritickým novým zjištěním v této studii je, že tyto oscilace v mozkovém vzorkování světa se při chůzi zpomalují, aby odpovídaly cyklu kroků.
„Lidé při chůzi udělají asi dva kroky za sekundu a obecně dodržují konzistentní rytmus. Hlášené oscilace ve vizuální citlivosti se také vyskytují přibližně ve dvou cyklech za sekundu a jsou zablokovány na krokový cyklus. U některých účastníků se tyto rytmické oscilace vyskytují ve čtyřech cyklech za sekundu, ale byly také uzamčeny na krokový cyklus.
Jde vůbec o první práci, kdy byl zrakový vjem jemně a nepřetržitě vzorkován během chůze. Bez náhlavních souprav pro virtuální realitu a sledování pohybu by to nebylo možné.
Davidson řekl: „Díky technologii VR jsme zjistili, že naše vize prochází na každém kroku dobrou a špatnou fází.“
Není jasné, proč jsou procesy vnímání našeho mozku tak úzce spojeny s chůzí.
Profesor Alais řekl: „Jedním z možných vysvětlení je, že vidění se stává druhotným vzhledem k ovládání motoru, zatímco vaše noha je uzemněna a v mozku je plánován další krok. Jakmile jste ve fázi švihu mezi kroky, mozek se přepne zpět na upřednostňování percepčního vzorkování světa, čímž se vytvoří neustálý percepční rytmus, který je v harmonii s rychlostí vašeho kroku.“
Zjištění otevírají otázky, kterými se bude výzkumný tým zabývat v dalších studiích. Moduluje například vnímání zvuku a dotyku také při chůzi? A co neurální aktivita?
Výzkumný tým plánuje na tyto otázky navázat, aby lépe porozuměl důsledkům.
Dr. Davidson řekl: „Zřejmou otázkou je, zda jsou tyto oscilace ve vnímání výraznější u starších osob vzhledem k potížím s rovnováhou a koordinací, jak stárneme.
„Také to vyvolává vzrušující možnost, že bychom mohli vyvinout levné a snadné diagnostické testy pomocí VR náhlavních souprav nebo použít tyto informace k vývoji testů na časný nástup neuromuskulárních poruch nebo některých psychiatrických onemocnění, které se mohou projevit abnormální chůzí.“
Řekl, že by to mohlo být také aplikováno na další výzkum ve sportovní vědě, aby se zjistilo, zda by bylo možné výsledky použít k optimalizaci rozhodování a reakčních časů u sportovců.
V pozadí všech těchto výzkumů zůstává přetrvávající záhada. Pokud je svět vzorkován rytmickými impulzy našeho mozku, proč je naše vědomé vnímání tak plynule hladké?
Profesor Verstraten řekl: „Kdysi to byla otázka pro filozofy, ale díky přístupu k technologiím dokázali neurovědci objasnit, jak se tyto mezery zaplňují. Současný názor je, že mozek je prediktivní stroj, který aktivně konstruuje vnímání a předvídá, co by v něm mělo být a tím vyplňuje prázdná místa. Je však zřejmé, že potřebujeme další výzkum, abychom prohloubili naše chápání.“
Metody
Výzkumníci sledovali chůzi 45 osob, které se pohybovaly po desetimetrové cestě ve virtuálním prostředí. Během každé chůze, trvající přibližně 9 sekund, musely subjekty reagovat na nula až osm náhodných vizuálních podnětů. Stejné podněty byly prezentovány i ve stacionárních pokusech. Pohyb očí a hlavy byl sledován spolu s informacemi o chůzi a pohybech.
Ze 45 subjektů nebyl u sedmi subjektů shromážděn dostatečný počet údajů. V souborech dat pro 38 subjektů bylo snížené vnímání při došlapu zaznamenáno v 83 % případů.
Údaje o chování generované v této studii byly uloženy ve veřejné databázi pod přístupovým kódem https://osf.io/8djtq/
Recenzováno: Tato práce byla přezkoumána a přezkoumána příslušnými nezávislými odborníky. Odkaz na výzkum (DOI): 10.1038/s41467-024-45780-4
Někteří namítají, že hrozí riziko redukce a že není schopné zohlednit bohatou rozmanitost lidských myslí. Rozhovory o IQ také mohou být náchylné k tomu, aby zaváněly pseudovědeckým blábolem. V nejhorším případě mohou být, a také byly, výsledky IQ zneužívány rasistickými ideologiemi k šíření nenávisti a diskriminace. Mají tedy výsledky IQ vůbec nějaký význam?
Co je to vůbec IQ skóre?
Testy IQ změnily svět, ale jejich počátky jsou skromné. Jejich začátky se volně vážou k roku 1905, kdy psychologové Alfred Binet a Théodore Simon navrhli test, aby zjistili, které děti ve Francii potřebují při studiu zvláštní pomoc.
Děti byly hodnoceny na základě výkonu ve třech klíčových dovednostech – verbálním uvažování, pracovní paměti a vizuálně prostorových dovednostech ve srovnání s ostatními vrstevníky, na základě čehož byly jejich schopnosti vyčísleny.
To se stalo základem moderních testů inteligence, i když termín IQ, což je zkratka pro inteligenční kvocient, zavedl až v roce 1912 německý psycholog a filozof William Stern.
Moderní testy IQ stále fungují na podobném principu jako zkoušky, které byly před téměř 120 lety zadávány francouzským dětem. Lidé jsou hodnoceni v určitém souboru kognitivních dovedností, verbální uvažování, pracovní paměť, podle vizuálně prostorově dovednosti a jejich výkon je porovnáván s reprezentativním vzorkem populace.
Průměrné skóre IQ je stanoveno na 100, což znamená, že přibližně polovina testovaných osob dosáhne skóre nad 100, zatímco polovina pod 100. Dále je stanovena směrodatná odchylka 15 bodů, takže přibližně dvě třetiny všech účastníků testu dosáhnou skóre od 85 do 115 bodů. Klasifikace se liší, ale cokoli nad 120 je obecně považováno za „velmi vysoké“ nebo „vynikající“, zatímco pod 80 je označováno za „velmi nízké“ nebo „hraniční s postižením“.
Co se vlastně můžeme dozvědět z výsledků IQ?
Nesčetné studie se pokoušely spojit výsledky IQ s nejrůznějšími věcmi. Jedním z běžně zjišťovaných vztahů je, že lidé s vyšším IQ mají tendenci být úspěšnější v profesní sféře. Některé studie naznačují, že lidé s vyšším IQ mají tendenci dosahovat lepších studijních výsledků, mají úspěšnější kariéru a častěji se těší ekonomickému komfortu.
Někteří bývalí prezidenti USA opakovaně bagatelizovali IQ svých soupeřů a zároveň se chlubili svým vlastním, aniž by svá tvrzení podložili jakýmikoli důkazy.
V jiných výzkumech se však tuto souvislost nepodařilo odhalit. Jiná studie zjistila, že bez ohledu na rozdíly ve zjevné inteligenci měli lidé s lepšími schopnostmi racionálního myšlení tendenci zažívat výrazně méně negativních životních událostí, jako je například vážné zadlužení na kreditní kartě, neplánované těhotenství nebo vyloučení ze školy.
Stejně tak mnoho projevů hrubé síly mozku nemusí být zohledněno ve standardizovaných testech inteligence, jako je kreativita, emoční inteligence nebo praktické technické dovednosti.
Před několika lety vědci z univerzity College v Londýně identifikovali obecnou schopnost rozhodování u mladých lidí, která byla obzvláště silná u těch, kteří měli pevné sociální vztahy mezi svými vrstevníky. Zajímavé však je, že mezi IQ účastníků a tímto zjevným projevem sociální inteligence nebyl žádný vztah.
To vyvolává otázku: lze vůbec inteligenci člověka redukovat na jediné číslo?
Temné pozadí IQ
Jedním z prvních případů, kdy byly testy podobné IQ široce používány, byl výběr vojáků do americké armády během první světové války. Aby se určilo, kteří rekruti mají být přiděleni k jakým úkolům, byl jim zadán test inteligence, který vypracoval Robert Yerkes, psycholog, který se později stal významnou osobností eugenického hnutí.
Testy prošlo přibližně 1,7 milionu mužů, což vědcům poskytlo rozsáhlou databázi údajů o inteligenci a demografických údajích. Některým vědcům, kteří se výsledky zabývali, se zdálo, že dokazují několik pravd: inteligence je genetická, vrozená a lze ji přesně redukovat na jediné číslo.
Vzhledem k bujícímu fanatismu (USA byly ještě 50 let před vymýcením zákonů Jima Crowa) a nacionalismu té doby se výsledky rychle zapletly do mnoha ošklivých debat o rase. Výsledky byly zneužity eugeniky k zavádějícím tvrzením, že některé rasové skupiny, konkrétně černoši, jsou v zásadě méně inteligentní. Nebrali v úvahu bohatství faktorů prostředí, které by mohly vysvětlit případné rozdíly v rámci populace, natož skutečnost, že mnoho z testovaných rekrutů byli přistěhovalci první generace, pro něž angličtina nebyla mateřským jazykem.
Podle jejich hypotézy lze na základě IQ předpovědět finanční příjem, pracovní výkonnost a šance na kriminalitu.
Rasa a IQ se začaly falešně spojovat, což bylo využito k eugenické politice, jejímž cílem bylo zlepšit genetickou výbavu USA. Sám Yerkes, vynálezce takzvaného armádního alfa testu, jednou prohlásil: „Nikdo z nás si jako občan nemůže dovolit ignorovat hrozbu zhoršování stavu rasy.“
Ukázalo se, že tuto myšlenku je těžké zabít. Bublala pod povrchem americké společnosti po celé 20. století a propukla uprostřed rozsáhlého skandálu v roce 1994 vydáním knihy The Bell Curve (Bellova křivka): Herrnsteina a politologa Charlese Murraye.
Základní premisou knihy bylo, že IQ má obrovský vliv na osobní výsledky života lidí, dokonce větší než jejich socioekonomický status. Podle jejich hypotézy lze podle IQ předpovědět finanční příjem, pracovní výkonnost a šance na kriminalitu.
Akademici i novináři se do závěrů knihy ostře pustili a tvrdili, že její argumenty jsou špatně zdůvodněné, plné chyb a zavánějí sociálním darwinismem.
Příroda versus výchova
Mnozí se od té doby ohrazují proti nebezpečnému tvrzení, že genetika a rasa mohou být použity jako spolehlivé prediktory intelektuálních schopností a poukazují na to, že mnoho analýz nezohledňuje faktory prostředí.
Místo samotné rasy, která je sama o sobě vágním, sociálně konstruovaným pojmem, je mnohem přesnější chápat ji optikou sociální deprivace a chudoby. Rasové menšiny často patří k marginalizovaným komunitám, které mají horší přístup ke zdravotní péči a vzdělání, a navíc jsou vystaveny vysokému riziku diskriminace a násilí. Když se tyto faktory prostředí řádně zohlední nebo odstraní, významné rozdíly v IQ se stírají.
Není těžké najít reálné důkazy, které by toto tvrzení podpořily. V roce 1984 učinil výzkumník James Flynn průlomové pozorování: Od 30. let 20. století do konce 20. století se skóre IQ rychle zvyšovalo. V každém desetiletí se rozdíly v IQ pohybovaly od tří do pěti bodů, což se rovnalo průměrnému nárůstu o 13,8 bodu IQ za pouhých 46 let.
Tento skok je příliš rychlý na to, aby se dal vysvětlit evolucí, ale je v souladu s širšími sociálními a environmentálními trendy, jako je zlepšení výživy, pokles infekčních chorob, lepší vzdělání a vyšší životní úroveň.
Tento vzorec lze dnes pozorovat i v rozvojových zemích, kde vědci zjistili, že IQ body rychle rostou s tím, jak národy bohatnou a poskytují lidem větší blahobyt.
Jak ukazuje historie, skóre IQ a obecné testy inteligence se mohou dostat do nesprávných rukou a být použity k posílení předsudků, což je něco, co se v našem stále více polarizovaném světě může vrátit. Když se však ponoříte trochu hlouběji, zjistíte, že tyto myšlenky v sobě skrývají mnohem slibnější a méně fatalistické poučení pro svět: Jednoduše řečeno, lepší život vytváří lepší mozky. Pokud svou energii věnujeme obohacování životů mnoha lidí, místo abychom rozsévali rozkol, kolektivní inteligence lidstva má potenciál rozkvést a přinést prospěch nám všem.
Zvýšené riziko demence spojené s poruchou sluchu může pocházet z kompenzačních změn mozku. Ztráta sluchu postihuje více než 60 procent dospělých ve věku 70 let a starších ve Spojených státech a je známo, že souvisí se zvýšeným rizikem demence. Důvod tohoto spojení není zcela pochopen, píše UC San Diego.
Zvýšené riziko demence spojené s poruchou sluchu může pocházet z kompenzačních změn mozku. Ztráta sluchu postihuje více než 60 procent dospělých ve věku 70 let a starších ve Spojených státech a je známo, že souvisí se zvýšeným rizikem demence. Důvod tohoto spojení není zcela pochopen, píše Svět2000.
Pro lepší pochopení tohoto spojení tým z Kalifornské univerzity v San Diegu a výzkumníků Kaiserova institutu zdraví Permanente Washington, využili sluchové testy a magnetickou rezonanci (MRI), aby určili, zda je sluchové postižení spojeno s rozdíly ve specifických oblastech mozku.
Ve vydání časopisu o Alzheimerově chorobě z 21. listopadu 2023 výzkumníci uvedli, že jedinci zapsaní do této pozorovací studie, kteří měli sluchové postižení, vykazovali mikrostrukturální rozdíly ve sluchových oblastech spánkového laloku a v oblastech frontálního kortexu spojených se zpracováním řeči a jazykem, stejně jako oblasti spojené s výkonnou funkcí.
„Tyto výsledky naznačují, že poškození sluchu může vést ke změnám v oblastech mozku souvisejících se zpracováním zvuků a také v oblastech mozku, které souvisejí s pozorností. Zvláštní úsilí spojené se snahou porozumět zvukům může způsobit změny v mozku, které vedou ke zvýšenému riziku demence,“ řekla hlavní výzkumnice Linda K. McEvoy, Ph.D., UC San Diego Školy veřejného zdraví a vědy o lidské dlouhověkosti Herberta Wertheima. emeritní profesorka a vedoucí výzkumná pracovnice Výzkumného institutu Kaiser.
„Pokud ano, zásahy, které pomáhají snížit kognitivní úsilí potřebné k porozumění řeči – jako je použití titulků v televizi a filmech, živé titulky nebo aplikace pro převod řeči na text, naslouchátka a návštěvy lidí v tichém prostředí namísto hlučného prostředí, mohou být důležité pro ochranu mozku a snížení rizika demence.“
McEvoyová navrhla a vedla studii na UC San Diego ve spolupráci s výzkumníky Reas a Lékařské fakulty UC San Diego, kteří shromáždili data ze Studie města Rancho Bernardo, o Stárnutí ve zdraví, longitudinální kohortové studie obyvatel předměstí Rancho Bernardo v San Diegu, která byla zahájena v roce 1972.
Pro tuto analýzu podstoupilo 130 účastníků studie testy prahu sluchu při návštěvách výzkumné kliniky v letech 2003 až 2005 a následně v letech 2014 až 2016 podstoupilo vyšetření magnetickou rezonancí.
Výsledky studie ukazují, že sluchové postižení je spojeno s regionálně specifickými změnami mozku, které mohou nastat v důsledku senzorické deprivace a zvýšeného úsilí potřebného k porozumění stimulacím sluchového zpracování.
„Zjištění zdůrazňují důležitost ochrany sluchu tím, že se vyhneme dlouhodobému vystavení hlasitým zvukům, budeme nosit ochranu sluchu při používání hlasitých nástrojů a omezíme používání ototoxických léků,“ řekla spoluautorka Emilie T. Reas, Ph.D., odborná asistentka lékařské fakulty UC San Diego.
Mezi spoluautory patří: Jaclyn Bergstrom, Donald J. Hagler Jr, David Wing a Emilie T. Reas, všichni z UC San Diego.
Tento výzkum byl částečně financován Národním institutem pro stárnutí (R00AG057797, R01AG077202, R01AA021187) a Americkou federací pro výzkum stárnutí/McKnight Foundation (311122-00001). Sběr dat pro Rancho Bernardo Study of Healthy Aging zajišťovaly především National Institutes of Health (HV012160, AA021187, AG028507, AG007181, DK31801, HL034591, HS06726, HL089622). Archivaci a sdílení dat studie Rancho Bernardo podpořil Národní institut pro stárnutí (AG054067). Údaje jsou dostupné prostřednictvím webové stránky studie na adrese: knit.ucsd.edu/ranchobernardostudy/.
Zveřejnění: Donald J. Hagler Jr je uveden jako vynálezce v patentu USA 9 568 580, 2017, „Identifikace vláknitých traktů bílé hmoty pomocí zobrazování magnetickou rezonancí (MRI).“ Jiní autoři neuvádějí žádný střet zájmů.
Rtuť (Hg) je toxický chemický prvek. Vystavení rtuti může poškodit nervový systém, ledviny, játra a imunitní systém. Mnoho studií zjišťovalo koncentraci rtuti v mořských a živočišných organismech, ale málo se ví o tom, zda se může hromadit v mozcích suchozemských živočichů, píše BROOK Haven.
Vystavení rtuti (Hg) je ve většině chemických forem extrémně neurotoxické. Dokonce i vědci, kteří studují sloučeniny rtuti, jsou kvůli možnému vystavení Hg ohroženi. Slavný fyzik Michael Faraday trpěl otravou Hg v důsledku dlouhodobého vystavení parám Hg, což vedlo k tomu, že ve věku 49 let kvůli zhoršujícímu se zdravotnímu stavu přerušil svůj výzkum. Dalším příkladem je laboratorní chemička Karen Wetterhahnová, kterou otrava dimethylrtuťí zabila poté, co jí několik kapek uniklo z pipety a dopadlo na jednu z rukou v latexových rukavicích.
Četné studie se zaměřují na expozici a účinky Hg, zejména u mořských živočichů. Je známo, že lidé by měli omezit konzumaci některých ryb, jako je tuňák, kvůli přítomnosti rtuti. Vyvstává však otázka: mohou se ionty rtuti dostat do mozku suchozemských živočichů? Dr. Yulia Pushkar, profesorka fyziky a astronomie na Purdue University’s College of Science, byla zpočátku skeptická. Od roku 2008 vede na Purdue University program zobrazování mozku. Její skupina s odbornými znalostmi v oblasti přípravy vzorků, měření a analýzy dat je vyhledávána výzkumníky v USA i ve světě, včetně těch z Japonska a nedávno i z Austrálie.
Výzkumná skupina Pushkarové dostala za úkol zkontrolovat přítomnost Hg v mozcích mangust sebraných na ostrově Okinawa. Skenování mozků překvapivě odhalilo rtuť i u těchto invazivních zvířat. Výzkumná skupina skeny zpřesnila a dosáhla rozlišení několika desítek nanometrů, aby mohla pozorovat postižené mozkové buňky. Výsledky jejich spolupráce byly nedávno publikovány v časopise Environmental Chemistry Letters.
Záhada, jak se rtuť dostává do mozku mangusty, zůstává nevyřešena. Mezi možné zdroje patří voda, kterou pijí, ptačí vejce, která konzumují, působení minerálů nebo dokonce vzduch, který dýchají. Jedno je však zcela jasné, je to velmi špatné znamení.
„Hg je i v nízkých koncentracích velmi toxický, protože se může vázat na základní biomolekuly a ovlivňovat jejich funkci,“ vysvětluje Pushkar. „Účinnost detoxikace bude záviset na absorpci a vazebné konstantě uvnitř zjištěných akumulací a jejich případném úniku, pokud mozkové buňky odumřou. Zatím není znám žádný způsob, jak tyto agregáty bezpečně rozpustit z tkáně, a neexistují žádné zprávy o zvrácení otravy nervového systému Hg. Hlavním přístupem, který bychom měli všichni zaujmout, je vyhýbat se jakýmkoli expozicím, zejména chronickým, jako tomu bylo ve Faradayově případě.“
„Byl jsem skeptický k tomu, jestli se dá nějaký Hg zjistit. Obvykle jsou neurotoxické prvky, i když se dostanou do mozku, přítomny v ultra nízkých koncentracích,“ vysvětluje Pushkar. „Vzali jsme tyto vzorky do Advanced Photon Source v Argonne National Laboratory, kde byly mozky vystaveny intenzivnímu rentgenovému záření. Navzdory mé skepsi byl signál Hg přítomen.“
Skenováním napříč vzorky mozku začali vědci sledovat oblasti mozku, které se zdály mít vyšší obsah Hg. Po třech letech studia a pěti cestách do dvou národních synchrotronových zařízení (Advanced Photon Source v Argonne National Laboratory a NSLS-II v Brookhavenské národní laboratoři) mohou nyní vědci oznámit, že konkrétní mozkové buňky: buňky choroidálního plexu (tvořící krevní bariéru mozkomíšního moku) a astrocyty subventrikulární zóny obsahují puncta bohatá na Hg (o velikosti ~0,5-2 mikronů). Pushkarův tým vědců se domnívá, že tyto buňky pomáhají filtrovat Hg z krve a mozkové tkáně a ukládat ho pomocí dalšího prvku, selenu (Se). Které konkrétní biologické molekuly obsahující Se vážou Hg, je třeba ještě zjistit.
Pushkarův tým pro tuto publikaci tvoří Pavani Devabathini a Gabriel Bury (oba postgraduální studenti) a tehdejší postgraduální student Darrell Fischer (v současnosti působí na Harvardově postgraduální škole). Data sbíral celý tým a analyzovali je Devabathini a Fischer. Po analýze dat se celý tým podílel na sepsání publikace.
Tento objev má význam pro monitorování životního prostředí u suchozemských živočichů a poskytuje nové nástroje pro sledování Hg v mozkových buňkách, což může mít dopad na lidské zdraví a bezpečnost.
„Lidská činnost má za následek emise 2000 tun sloučenin rtuti ročně a my plně nerozumíme tomu, kde všechna tato neurotoxická Hg končí,“ říká Pushkar. „Většina dosavadních studií se zaměřovala na mořskou faunu a flóru (ryby a velryby), ale zřejmě jsou ovlivněny i suchozemské druhy. Předpokládáme, že lidský mozek reaguje na Hg podobným způsobem prostřednictvím interakcí s buňkami cévnatky a astrocyty. Nevíme však, zda má lidský mozek dostatek biomolekul obsahujících Se, aby se na něj Hg vázal.
Ztráta sluchu postihuje více než 60 procent dospělých ve věku 70 let a starších a je známo, že souvisí se zvýšeným rizikem demence, píše US San Diego. Důvod tohoto spojení není zcela pochopen.
Pro lepší pochopení tohoto spojení tým z Kalifornské univerzity v San Diegu a výzkumníků Výzkumného ústavu zdravotnictví Kaiser Permanente ve Washingtonum využili sluchové testy a magnetickou rezonanci (MRI), aby určili, zda je sluchové postižení spojeno s rozdíly ve specifických oblastech mozku.
Ve vydání novin Alzheimerovy chorobyz 21. listopadu 2023 výzkumníci uvedli, že jedinci zapsaní do této pozorovací studie, kteří měli sluchové postižení, vykazovali mikrostrukturální rozdíly ve sluchových oblastech spánkového laloku a v oblastech frontálního kortexu spojených s řečí a jazykem. zpracování, stejně jako oblasti spojené s výkonnou funkcí.
„Tyto výsledky naznačují, že poškození sluchu může vést ke změnám v oblastech mozku souvisejících se zpracováním zvuků a také v oblastech mozku, které souvisejí s pozorností. Zvláštní úsilí spojené se snahou porozumět zvukům může způsobit změny v mozku, které vedou ke zvýšenému riziku demence,“ řekla hlavní výzkumnice Linda K. McEvoy, Ph.D., UC San Diego Herbert Wertheim School of Public Health and Human Longevity Science. emeritní profesor a vedoucí výzkumný pracovník na Kaiser Permanente Washington Health Research Institute.
„Pokud ano, zásahy, které pomáhají snížit kognitivní úsilí potřebné k porozumění řeči, jako je použití titulků v televizi a filmech, živé titulky nebo aplikace pro převod řeči na text, naslouchátka a návštěvy lidí v tichém prostředí namísto hlučného prostředí, mohou být důležité pro ochranu mozku a snížení rizika demence.“
McEvoy navrhl a vedl studii na UC San Diego ve spolupráci s výzkumníky Reas a UC San Diego fakulty medicíny, kteří shromáždili data z Rancho Bernardo Study of Health Aging, longitudinální kohortové studie obyvatel předměstí Rancho Bernardo v San Diegu. která byla zahájena v roce 1972. Pro tuto analýzu podstoupilo 130 účastníků studie testy prahu sluchu při návštěvách výzkumné kliniky v letech 2003 až 2005 a následně v letech 2014 až 2016 podstoupilo vyšetření magnetickou rezonancí.
Výsledky studie ukazují, že sluchové postižení je spojeno s místně specifickými změnami mozku, které mohou nastat v důsledku senzorické deprivace a zvýšeného úsilí potřebného k porozumění stimulacím sluchového zpracování.
„Zjištění zdůrazňují důležitost ochrany sluchu tím, že se vyhneme dlouhodobému vystavení hlasitým zvukům, budeme nosit ochranu sluchu při používání hlasitých nástrojů a omezíme používání ototoxických léků,“ řekla spoluautorka Emilie T. Reas, Ph.D., odborná asistentka na lékařské fakultě UC v San Diegu.
Mezi spoluautory patří: Jaclyn Bergstrom, Donald J. Hagler Jr, David Wing a Emilie T. Reas, všichni z UC San Diego.
Tento výzkum byl částečně financován Národním institutem pro stárnutí (R00AG057797, R01AG077202, R01AA021187) a Americkou federací pro výzkum stárnutí/McKnight Foundation (311122-00001). Sběr dat pro Rancho Bernardo Study of Healthy Aging zajišťovaly především National Institutes of Health (HV012160, AA021187, AG028507, AG007181, DK31801, HL034591, HS06726, HL089622). Archivaci a sdílení dat studie Rancho Bernardo podpořil Národní institut pro stárnutí (AG054067). Údaje jsou dostupné prostřednictvím webové stránky studie na adrese: knit.ucsd.edu/ranchobernardostudy/ .
Zveřejnění: Donald J. Hagler Jr je uveden jako vynálezce v patentu USA 9 568 580, 2017, „Identifikace vláknitých traktů bílé hmoty pomocí zobrazování magnetickou rezonancí (MRI).“ Jiní autoři neuvádějí žádný střet zájmů.
Vědci zjistili, že desynchronizace cirkadiánního rytmu u potkanů způsobila změny v mozku, které měly významný dopad na chuť k jídlu a chování při jídle. Zjištění mají důležité důsledky pro pracovníky v nočních směnách a ty, kteří trpí jet lag (pásmová nemoc) a chronickými poruchami spánku,píše NEW ATLAS.
Náš cirkadiánní rytmus – biologické tělesné hodiny – reguluje produkci glukokortikoidů, hormonů produkovaných nadledvinami, které zase regulují mnoho fyziologických funkcí, včetně metabolismu a chuti k jídlu. Je známo, že glukokortikoidy přímo regulují mozkové peptidy nebo neuropeptidy, které kontrolují chuť k jídlu; některé jsou orexigenní (zvyšují chuť k jídlu), zatímco některé jsou anorektické (snižují chuť k jídlu). U lidí je hlavním glukokortikoidem kortizol, který je tělu považován za „přirozený steroid“.
Nová studie vedená vědci z univerzity v Bristolu zkoumala, jak „cirkadiánní nesouosost“, narušení tělesných hodin běžně spojované s noční směnou nebo jet lagem, ovlivňuje mozkovou regulaci hormonů kontrolujících hlad.
Výzkumníci použili krysy s odstraněnými nadledvinami a rozdělili je do kontrolní skupiny a skupiny „jet-lag“. Kontrolní skupina dostala infuzi kortikosteronu – krysího ekvivalentu kortizolu – který napodoboval uvolňování hormonu podle světelných a tmavých signálů pozorovaných v normálním denním světelném cyklu. Léčebná skupina také dostávala kortikosteron, ale ten byl posunut o 12 hodin mimo fázi se světlem a tmou.
Vědci zjistili, že nesoulad mezi světlem a tmou vedl k dysregulaci jednoho z orexogenních neuropeptidů, neuropeptidu Y (NPY), u potkanů mimo fázi, což způsobilo, že jedli podstatně více během neaktivní fáze dne. .
Potkani v kontrolní skupině snědli 88,4 % svého denního příjmu kalorií během své aktivní (tj. „denní“) fáze a pouze 11,6 % během své neaktivní („noční“) fáze. Naproti tomu krysy „jet-lag“ zkonzumovaly 53,8 % svých denních kalorií během své neaktivní fáze bez odpovídajícího zvýšení aktivity. To se rovnalo tomu, že léčebné krysy během neaktivní fáze konzumovaly o neuvěřitelných 460 % více než kontrolní skupina.
Výzkumníci také zjistili, že genová exprese byla významně změněna ve skupině léčené mimo fázi. Jejich zjištění naznačují, že když denní hladiny glukokortikoidů nejsou synchronizované se světlými a tmavými signály, neuropeptidy ovlivňující chuť k jídlu jsou významně narušeny.
„Hormon nadledvin kortikosteron, který je normálně vylučován cirkadiánním způsobem, je hlavním faktorem při každodenní kontrole mozkových peptidů, které regulují chuť k jídlu,“ řekl Stafford Lightman, spoluautor studie. „Navíc, když narušíme normální vztah kortikosteronu se světelným cyklem den-noc, vede to k abnormální genové regulaci a chuti k jídlu během doby, kdy zvířata normálně spí.“
Výzkumníci poznamenávají, že i když nedošlo k žádné pozorovatelné změně tělesné hmotnosti potkanů, pravděpodobně kvůli krátkému pětidennímu průběhu studie, „pozoruhodně silné změny“ v chování při krmení byly okamžitě zřejmé a zůstaly konzistentní po celou dobu experimentu.
Říká se, že neuropeptidy identifikované v jejich studii mohou být slibnými budoucími cíli pro léčbu poruch příjmu potravy a obezity. A nabízejí pár rad těm, kteří se snaží potlačit svůj noční apetit pouze silou vůle.
„Těm, kteří dlouhodobě pracují na noční směny, doporučujeme, aby se snažili udržovat denní světlo, kardiovaskulární cvičení a jídla v regulovaných hodinách,“ řekla Becky Conway-Campbell, odpovídající autorka studie. „Nicméně interní mozkové zprávy, které mají podnítit zvýšenou chuť k jídlu, je obtížné potlačit ‚disciplínou‘ nebo ‚rutinou‘, takže v současné době navrhujeme studie k posouzení záchranných strategií a farmakologických intervenčních léků. Doufáme, že naše zjištění také poskytnou nový pohled na to, jak chronický stres a narušení spánku vede k nadměrné spotřebě kalorií.“
Tyto překvapivé pocity se objevují přibližně u 5 až 10 procent populace a v mnoha různých kulturách, píše Magazín Smitsonian. K mimotělnímu zážitku může dojít, když je někdo operován v narkóze, má zážitek blízké smrti nebo se v noci probudí a dočasně není schopen se hýbat nebo mluvit, což je jev nazývaný spánková paralýza.
Vědci nyní zjistili, která část mozku může během mimotělních zážitků zlobit. Zjištění, která byla minulý měsíc zveřejněna v časopise Neuron, naznačují, jak mozek vytváří náš každodenní smysl pro realitu a mohla by vědce v budoucnu nasměrovat k novým typům anestezie.
V roce 2019 navštívil Josefa Parviziho, neurologa ze Stanfordovy univerzity a hlavního autora nedávné studie, pacient s epilepsií a řekl, že má někdy pocit, jako by se vznášel, informuje Jon Hamilton z NPR. Pacient si připadal „jako pozorovatel rozhovorů“, které se odehrávaly v jeho mysli, říká Parvizi. Neurolog měl tušení, že kterákoli oblast mozku, v níž u pacienta probíhala neobvyklá aktivita v důsledku jeho epilepsie, by mohla hrát roli i v tomto změněném stavu vědomí.
Od tohoto setkání Parvizi a jeho tým vystopovali část mozku, která se může podílet na mimotělních zážitcích. Viníkem je malý kousek tkáně, pohřbený hluboko v záhybu probíhajícím horní částí mozku, který se nazývá přední prekuneus.
Během studie vedla stimulace této oblasti elektrickým proudem k neobvyklým pocitům u osmi dobrovolníků s epilepsií. (Pacienti měli již před nesouvisejícími operacemi mozku do mozku zavedeny elektrody, které jim pomáhaly s monitorováním). Když vědci vyslali do této části mozku elektrické impulzy, dobrovolníci neměli skutečné mimotělní zážitky, ale měli pocit, že se vznášejí nebo padají. Vyjadřovali také pocit závratě, nesoustředěnosti a menšího soustředění.
„Všichni hlásili, že se s jejich fyzickým já děje něco zvláštního,“ říká Parvizi Bruce Goldman z blogu Stanford Medicine’s Scope. „Ve skutečnosti tři z nich uváděli jasný pocit depersonalizace, podobný užívání psychedelik.“
Přední precuneus je tak pravděpodobně sídlem fyzického pocitu vlastního já, neboli představy, že zážitky se dějí vám, a ne někomu jinému. Narušení této sítě v mozku by mohlo změnit váš úhel pohledu a vaše místo ve světě by se mohlo zdát nereálné, zjistil tým.
Toto poznání by mohlo lékaře nasměrovat k potenciální léčbě lidí s duševními problémy souvisejícími s traumatem, které způsobují pocity disociace, říká Sahib Khalsa, neurobiolog z Laureátského institutu pro výzkum mozku, který se na studii nepodílel, v rozhovoru s Dianou Kwonovou z časopisu Scientific American.
„Kus mozku vypadající jako klobása“, jak jej Parvizi nazývá pro NPR, by v budoucnu mohl sloužit také jako náhrada anestetik při lékařských zákrocích. Stimulace této oblasti u účastníků studie vytvořila pomalé rytmy mozkové aktivity. Tyto mozkové vlny a pocity odloučení se podobají těm, které vytváří anestetikum ketamin, říká pro NPR Patrick Purdon, výzkumník v oblasti anestezie na Harvard Medical School, který se na nové studii nepodílel.
Většina léků pro celkovou anestezii prochází celým tělem a mozkem a nese s sebou určitá rizika, protože zpomalují srdeční tep a dýchání. Purdon publikaci sdělil, že vysláním elektrických impulzů do této části mozku by vědci mohli navrhnout nové metody anestezie s menšími vedlejšími účinky.
Vědci implantovali 14 elektrod do mozku dobrovolníků s depresí. Jeden říká, že mu to zachránilo život
Johnův život se navždy změnil, když se rozešel s přítelkyní. Rozchod ho poslal do sestupné spirály a vedl k jeho první depresivní epizodě v 27 letech. „Nejdřív je to jen extrémní smutek… pak začnete přicházet o spánek,“ říká Jan, který mluvil pod podmínkou anonymity. Vyvinula se u něj ochromující úzkost a zažil záchvaty paniky a temných myšlenek, které ho nakonec přivedly k pokusu o ukončení svého vlastního života, píše MT Technology Reviu.
Léky Johnovi nezabraly. Říká, že vyzkoušel téměř všechna antidepresiva, antipsychotika a sedativa. A zatímco elektrokonvulzivní terapie – léčba, která dodává elektrickou stimulaci na jednu nebo obě strany hlavy člověka – nakonec ho vytáhla z jeho první depresivní epizody, ale nedotkla se symptomů jeho druhé epizody, která začala asi o pět let později.
Ale jako součást klinické studie John těžil z experimentální léčby, která zahrnuje vkládání elektrod hluboko do mozku, aby dodávaly pravidelné pulzy elektřiny. Hluboká mozková stimulace se již používá k léčbě závažných případů epilepsie a několika pohybových poruch, jako je Parkinsonova choroba. Deprese je ale složitější – částečně proto, že stále úplně nerozumíme tomu, co se děje v mozku, když k ní dojde.
„Deprese je komplexní onemocnění,“ říká Patricio Riva Posse, neurolog z Emory School of Medicine v Atlantě ve státě Georgia, který nebyl zapojen do studie. „Není to jako snažit se napravit jeden třes – existuje celá řada příznaků.“ Patří mezi ně špatná nálada, sebevražedné sklony, neschopnost prožívat potěšení a změny motivace, spánku a chuti k jídlu.
Lékaři používají elektřinu k léčbě mozkových poruch, včetně deprese, po celá desetiletí a některé studie zjistily, že elektrody umístěné hluboko v mozku mohou některé lidi vytrhnout z jejich symptomů. Ale výsledky se liší. Neurovědci doufají, že když získají lepší představu o tom, co se děje v mozku lidí s příznaky, jako je Janův, mohou léčbu zefektivnit.
Jan je jedním z pěti lidí, kteří se v rámci klinické studie dobrovolně nechali vyšetřit mozek. Na začátku roku 2020 si nechal do mozku implantovat celkem 14 elektrod. Devět dní pobýval v nemocnici s vyčnívajícími kabely omotanými kolem hlavy, zatímco neurovědci sledovali, jak jeho mozková aktivita koreluje s jeho náladou.
Vědci, kteří stojí za studií tvrdí, že vyvinuli „dekodér nálady“. Jde o způsob, jak zjistit, jak se někdo cítí, pouhým pohledem na mozkovou aktivitu. Vědci doufají, že pomocí dekodéru budou schopni změřit, jak vážná je deprese člověka, a přesněji zacílit, kam jsou elektrody umístěny, aby optimalizovali účinek na pacientovu náladu. Zatím analyzovali výsledky tří dobrovolníků.
Dokážete cokoli! Píše server What IF. Namalovat mistrovské dílo za minutu, naučit se všechny jazyky během hodiny, přes noc vybudovat multimiliardovou společnost a do zítřka ovládnout svět! Co vás tedy brzdí? Proč neděláte to, co chcete? Slyšeli jste v dětství málo Mozarta? Nejedli jste v dětství dost zeleniny? Nebo je to proto, že nevyužíváte plný potenciál svého mozku? Chcete vědět, jak na to?
Mozek je přinejmenším velmi složitý. Studujeme ho už po staletí a dnes se dozvídáme další jeho tajemství. Ale pozor! Hledání faktů může někdy vést k fikci. Abyste byli chytřejší, musí být váš mozek větší – Falešný
Například zde je váš mozek vedle velrybího. Hádejte, kdo je chytřejší… Hádejte, čí tělo potřebuje větší výpočetní výkon… Váš mozek je menší než velrybí, protože vaše tělo je menší. Váš mozek je však uspořádán tak, aby vám umožnil přežít a uspět. Ale věřili byste po tom všem, že lidé využívají pouze 10 % svého mozku? Udělejme z toho 100 %.
Foto: ilustrace/whatifshow.com
Viděli jsme, co dokážou opravdu chytří lidé. Inspirují nás uměním, hudbou a literaturou, mění poměry ve sportu, vymýšlejí nástroje, které nám usnadňují život a pomáhají organizovat společnost jako celek, abychom byli všichni mocnější – v dobrém i zlém.
S přístupem k plné kapacitě svého mozku nemáte žádné omezení. Co tedy udělat?
Nejdříve se konečně pusťte do řešení Rubikovy kostky, na kterou se vám na poličce práší. Zavolejte svému nejchytřejšímu kamarádovi a vyzvěte ho na šachovou partii. Šach mat ve dvou tazích. Vychutnejte si to.
Až přestanete být chytří, budete hledat skutečnou výzvu. Protože být chytrý znamená, že vás nebudou tolik stimulovat věci, které nás prosťáčky baví… Tak co vás zajímá? Umění? Věda? Technologie?
Když jste neomezení, nemusíte si vybírat. Dobře, vraťme se zpátky. Neomezený? Co se stane s vaším tělem, když veškerou energii svého mozku věnujete výtvoru, léku nebo patentu?
Vaše plíce dýchají, vaše srdce bije, vaše jídlo tráví a vaše krev koluje – to všechno je váš mozek. I kdybyste měli přístup ke 100 % kapacity svého mozku, nedokázali byste ji využít. Byli byste omezeni potřebami svého těla na přežití.
Vzpomínáte si, jak jsme se ptali: Věřili byste, že po tom všem lidé využívají jen 10 % svého mozku? Věřili jste tomu?
To s těmi 10 % je mýtus a pravděpodobně pochází z prosté záměny. Váš mozek tvoří z 10 % neurony a z 90 % gliové buňky. Existují různé typy neuronů, které se starají o různé funkce, ale obecně platí, že vaše neurony vám umožňují zpracovávat a přenášet informace, zatímco gliové buňky vaše neurony obklopují a poskytují jim podporu a izolaci.
Výzkum provedený odborníky z Madridského centra pro biomedicínské technologie odhalil část mozku, která dokáže „zpomalit“ čas. Objev byl vedlejším produktem výzkumu epilepsie a způsobů, jak s touto nemocí bojovat, napsal Svět poznání. Pacientům, kteří dobrovolně souhlasili s účastí na experimentech, byly do mozku implantovány elektrody, s jejichž pomocí byla nepřetržitě měřena elektrická aktivita mozku.
Analýza získaných dat ukázala, že ve vnitřní nebo subkortikální části lidského mozku existuje oblast, která je schopna ultra rychlostí detekovat potenciální ohrožení člověka a vyvolat nevědomou reakci k jejich odstranění. Výsledek jeho práce zná podle vědců mnoho lidí, kteří se ocitli v extrémní situaci. Zdálo se, že ve skutečnosti uplynuly dlouhé minuty, když se jim před očima promítl celý život – ale ve skutečnosti nebezpečí trvalo jen nepatrný zlomek vteřiny.
Vědci říkají, že pro většinu zástupců lidstva tato část mozku pracuje nevědomě, nezávisle získává informace o biologicky významných podnětech, které člověk dostává z vnějšího světa, ale nemá čas je pochopit.
Vědci však tvrdí, že to není nic neuvěřitelného, že malé procento obyvatel naší planety je schopno záměrně zpomalit tok subjektivního času nebo použít neobvyklou část mozku k rozvoji „šestého smyslu“.
Člověk by se v příštích 100 letech mohl stát zčásti strojem, zčásti tělem s mozkovými čipy a bionickými končetinami a orgány, což je vize „kyborgů“, kterou kdysi popsal Elon Musk. Muži a ženy narození kolem roku 2100 by mohli žít ve světě zcela odlišném od toho našeho, protože lidé mohou být zcela propojeni s internetem a s umělou inteligencí, napsal TheSUN.
Elon Musk prohlásil, že lidé v budoucnosti budou jako „kyborgové“. Chytré telefony už nebudou potřeba díky „čipům v našich mozcích“. Také stárnutí by se mohlo stát minulostí. Mobilní telefony už nebudou potřeba, protože vše, co nyní děláte se svým chytrým telefonem, bude možné provádět pomocí čipu v mozku.
Stačilo by jen pomyslet a mohli byste si vyhledat odpověď na Googlu, poslat zprávu přes WhatsApp, nebo dokonce ovládat svůj osobní dron, který by za vás vyřizoval pochůzky.
Vědci a futurologové předpovídají, že stárnutí by mohlo být téměř úplně odstraněno díky kombinaci léčby a bioniky. A někteří lidé se možná rozhodnou nechat si amputovat končetiny a nahradit je výkonnějšími robotickými protézami.
Futurista a transhumanista, Zoltan Istvan, který se dvakrát ucházel o post prezidenta USA, popsal deníku The Sun Online svou vizi budoucnosti. Podle něj je nutné, aby lidé splynuli s umělou inteligencí.
A uvedl, že lidé jsou již na cestě k tomu, aby brzy zamířili do "karosáren nebo supermarketů", kde se budou vylepšovat.
Šéf Twitteru, Elon Musk již dříve popsal svět, v němž se lidstvo musí více integrovat s technologiemi, aby mohlo konkurovat umělé inteligenci. Velké technologické společnosti již pracují na „transhumánní“ technologii, včetně Muskova nového mozkového čipu Neuralink.
„Musk má naprostou pravdu,“ řekl.
Foto: RB GRAPHIC/Reuters
István také řekl, že „editace genů“, například: designové děti nebo spojování genů za účelem zlepšení zdraví, je jedním z nejzajímavějších vývojových trendů na obzoru.
Vyzval vládu, aby zmírnila byrokratickou regulaci a umožnila tak více inovací, které by mohly „zachránit a zlepšit miliony životů“.
„Lidé mohou říkat, že si do těla nikdy nic nedají, ale počkejte, až to udělá jejich soused, který se pak stane vyhledávanějším zaměstnancem,“ řekl István deníku Sun Online.
„Žijeme v konkurenčním světě a transhumánní technologie nás činí konkurenceschopnějšími, takže přijmeme vylepšení, abychom uspěli.“ Máme právo a morální povinnost využívat vědu a technologie k odstranění utrpení a biologických funkcí, které způsobují naši smrt. -István Zoltán
Ale i když se z nás mohou stát nadlidé založení na technologiích, velkou hrozbou, která nad námi visí, je umělá inteligence.
István, deníku The Sun Online, řekl: „Myslím, že největší pokrok bude představovat umělá inteligence, která bude stejně chytrá jako člověk, a to se pravděpodobně stane do 25 let nebo i dříve.“
„Ale větší problém pak bude, o kolik bude tato UI chytřejší než my. Předpokládám, že během několika let od svého vzniku už bude tisíckrát inteligentnější než my, nakonec pak do roku 2100 milionkrát inteligentnější. Musíme se pokusit s touto UI splynout dříve, než se stane příliš inteligentní, jinak lidé zůstanou zcela pozadu a planeta bude patřit UI, nikoli nám.“
Varoval, že jedním z největších nebezpečí tohoto technologického pokroku je vytvoření dvoustupňové společnosti, kde se bohatí stanou „transhumánními bohy“ a chudí zůstanou pozadu.
„To je největší nebezpečí transhumanismu, že vytvoříme dystopii,“ řekl deníku The Sun Online. „Z tohoto důvodu se přimlouvám za to, aby se vlády důkladně zabývaly tím, jak zajistit, aby transhumánní technologie byly dostupné všem.“
Společnost Neuralink, jedna ze společností Elona Muska, představila prototyp mozkového implantátu a robotického chirurga, který jej pomáhá implantovat. Podle jejího oznámení bude testování rozhraní mozek-počítač na lidech zahájeno za šest měsíců. Společnost Neuralink zatím testuje svůj provoz mimo jiné na opicích, které podle informací umíraly a kousaly si přitom prsty, napsal WP Tech.
Ve středu 30. listopadu se konala akce, na které Elon Musk hovořil o fungování společnosti Neuralink, konkrétně o pokroku v oblasti rozhraní mozek-počítač. Byl věnován hledání talentů, kteří by se mohli zapojit do skupiny lidí pracujících na jednom z kontroverzních miliardářových nápadů. Na akci byl představen prototyp mozkového implantátu a robotický chirurg, který nám bude v budoucnu implantovat zařízení do mozku.
Společnost Neuralink se připravuje na testování na lidech
Elon Musk věří, že implantáty pomohou léčit řadu zdravotních potíží a přispějí k rozvoji naší inteligence (zejména až umělá inteligence začne překonávat naše schopnosti). Prozatím se čipy testují na zvířatech – potkanech, prasatech a opicích. Na začátku roku 2021, společnost Neuralink, ukázala záběry opice, která pomocí myšlenek a implantátu hrála jednoduchou videohru Pong. Elon Musk na nedávné konferenci ukázal světu záběry opice, která pomocí mozkového implantátu ovládá kurzor a píše na počítači.
Implantát Neuralink je malé zařízení o rozměrech 4×4 mm, které je s mozkem spojeno tisíci mikroskopickými vlákny. Jsou tenčí než lidský vlas a mají šířku 4 až 6 μm. Vlákna se připojují k mozku čtyřmi malými otvory vyvrtanými do lebky. Elektrody umístěné na vláknech jsou určeny ke sledování elektrických impulzů indikujících mozkovou aktivitu. Pomocí nich lze vyčíst informace, zachytit vzpomínky a dokonce ovlivnit chování.
Během prezentace nejnovější verze zařízení vyzdvihl DJ Seo, viceprezident společnosti Neuralink pro implantáty, jeho bezdrátové a dobíjecí schopnosti. Dodal, že v texaském Austinu se staví továrna a testovací klinika. Právě zde budou pravděpodobně za šest měsíců zahájeny první testy Neuralinku na lidech. To vyvolává řadu otázek z etických, ale i politických a sociálních důvodů. Je však třeba poznamenat, že Elon Musk není prvním vývojářem mozkových implantátů a podobná řešení jsou již dlouho vyvíjena a realizována například v medicíně.
Máte-li to štěstí, že se dožijete 80 let, během svého života uděláte až miliardu nádechů a výdechů, přičemž vdechujete a vydechujete tolik vzduchu, že byste naplnili asi 50 balónů Goodyear a nebo více. Uděláme asi 20 000 dechů denně, nasáváme kyslík, abychom poháněli naše buňky a tkáně, a zbavujeme tělo oxidu uhličitého, který se hromadí v důsledku buněčného metabolismu. Dýchání je pro život tak zásadní, že lidé obvykle umírají během několika minut, pokud se zastaví, napsal Smithsonian Magazín.
Je to chování tak automatické, že ho máme tendenci považovat za samozřejmost. Ale dýchání je fyziologický zázrak. Extrémně spolehlivý a neuvěřitelně flexibilní. Naše dechová frekvence se může změnit téměř okamžitě v reakci na stres nebo vzrušení a dokonce i před zvýšením fyzické aktivity. A dýchání je tak hladce koordinováno s ostatními způsoby chování, jako je jídlo, mluvení, smích a povzdech, že jste si možná nikdy ani nevšimli, jak se vaše dýchání mění, aby se jim přizpůsobilo. Dýchání může také ovlivnit váš stav mysli, jak dokazují praktiky kontrolovaného dýchání jógy a dalších starověkých meditativních tradic.
V posledních letech začali vědci odhalovat některé základní nervové mechanismy dýchání a jeho četné vlivy na tělo a mysl. Na konci 80. let neurovědci identifikovali síť neuronů v mozkovém kmeni, která udává rytmus dýchání. Tento objev byl odrazovým můstkem pro zkoumání toho, jak mozek integruje dýchání s jiným chováním. Současně výzkumníci nalézají důkazy, že dýchání může ovlivnit aktivitu v širokých oblastech mozku, včetně těch, které hrají důležitou roli v emocích a poznávání.
„Dýchání má mnoho funkcí,“ říká Jack L. Feldman, neurolog z Kalifornské univerzity v Los Angeles a spoluautor nedávného článku o souhře dýchání a emocí v časopise Annual Review of Neuroscience. „Je to velmi komplikované, protože neustále měníme naše držení těla a náš metabolismus a musí to být koordinováno se všemi těmito ostatními způsoby chování.“
Každý nádech je symfonií plic, svalů, mozku
Pokaždé, když se nadechnete, vaše plíce se naplní vzduchem bohatým na kyslík, který pak difunduje do vašeho krevního oběhu, aby byl distribuován po celém těle. Typický pár lidských plic obsahuje asi 500 milionů drobných váčků zvaných alveoly, jejichž stěnami procházejí plyny mezi dýchacími cestami a krevním řečištěm. Celková plocha tohoto rozhraní je asi 750 čtverečních stop, o něco více než plocha typického bytu s jednou ložnicí v San Franciscu a o něco méně než u hřiště na raketbal.
„Pozoruhodné na savcích, včetně lidí, je to, že do hrudníku nabalujeme obrovské množství vzduchu,“ říká Feldman. Větší plocha znamená více výměny plynu za sekundu.
Ale plíce to samy nezvládnou. Jsou to v podstatě bezvládné pytle tkáně. „Aby to fungovalo, musí být plíce pumpovány jako měch,“ říká Feldman. A jsou – při každém nádechu se sval bránice ve spodní části hrudní dutiny stáhne a posune se dolů asi o půl palce. Současně mezižeberní svaly mezi žebry pohybují hrudním košem nahoru a ven – to vše roztahuje plíce a nasává vzduch. (Pokud jste si někdy vyrazili dech úderem do břicha, víte všechno o bránici. A pokud jste někdy jedli grilovaná žebírka, viděli jste na mezižeberní svaly.)
V klidu se tyto svaly stahují pouze při nádechu. K výdechu dochází pasivně, když se svaly uvolní a plíce se vyfouknou. Během cvičení se různé skupiny svalů stahují, aby aktivně vytlačily vzduch a zrychlily dýchání.
Dýchání vyžaduje koordinované pohyby bránice a mezižeberních svalů. Když se tyto svaly stahují, vzduch je nasáván do plic, kde stovky milionů drobných alveolů poskytují povrch, kde může kyslík difundovat do krve a oxid uhličitý může difundovat ven. S každým výdechem se tyto svaly uvolňují a vzduch je vytlačován zpět. Reportáž G. Millera / Knowable Magazine
Na rozdíl od srdečního svalu, který má buňky kardiostimulátoru, které nastavují jeho rytmus, svaly, které řídí dýchání, přijímají příkazy z mozku. Vzhledem k životně důležité roli těchto mozkových signálů trvalo překvapivě dlouho, než je vědci vystopovali. Jedním z prvních, kdo přemýšlel o jejich zdroji, byl Galen, řecký lékař, který si všiml, že gladiátoři, jejichž vaz byl zlomen nad určitou úrovní, nebyli schopni normálně dýchat. Pozdější experimenty ukázaly na mozkový kmen a ve 30. letech 20. století britský fyziolog, Edgar Adrian, prokázal, že vypreparovaný mozkový kmen zlaté rybky nadále produkuje rytmickou elektrickou aktivitu, o níž věřil, že je to signál vytvářející vzor, který je základem dýchání.
Přesné umístění generátoru respiračního vzoru mozkového kmene však zůstalo neznámé až do konce 80. let, kdy jej Feldman a kolegové zúžili na síť asi 3 000 neuronů v mozkovém kmeni hlodavců (u lidí obsahuje asi 10 000 neuronů). Nyní se nazývá preBötzingerův komplex (preBötC). Neurony tam spontánně vykazují rytmické výboje elektrické aktivity, které, přenášené přes střední neurony, řídí svaly, které řídí dýchání.
V průběhu let někteří lidé předpokládali, že Bötzinger musel být slavný anatom, říká Feldman, možná Němec nebo Rakušan. Ale ve skutečnosti mu tento název problesknul během večeře na vědecké konferenci, kde měl podezření, že se kolega nevhodně chystal získat objev pro sebe. Feldman zacinkal sklenicí, aby navrhl přípitek, a navrhl pojmenovat oblast mozku podle podávaného vína, které pocházelo z oblasti kolem německého Bötzingenu. Snad namazaní řečeným vínem ostatní souhlasili a jméno utkvělo. „Vědci jsou stejně divní jako kdokoli jiný,“ říká Feldman. „Baví nás dělat takové věci.“
Určení regulátorů rytmu dechu
Velká část Feldmanova následného výzkumu se zaměřila na přesné pochopení toho, jak neurony v preBötC generují rytmus dýchání. Tato práce také položila základ pro jeho laboratoř a další, aby prozkoumali, jak mozek organizuje souhru mezi dýcháním a jiným chováním, které vyžaduje změny v dýchání.
Jedním ze zajímavých příkladů je povzdech. Dlouhý, hluboký nádech může vyjádřit mnoho věcí: smutek, úlevu, rezignaci, touhu, vyčerpání. Ale my lidé nejsme jediní, kdo vzdychá – má se za to, že to dělají všichni savci – a může to být proto, že vzdychání má kromě svých výrazových vlastností i důležitou biologickou funkci. Lidé vzdychají každých pár minut a každý vzdech začíná nádechem, který nasává asi dvakrát více vzduchu než normální nádech. Vědci se domnívají, že to pomáhá otevřít zhroucené alveoly, malé komory v plicích, kde dochází k výměně plynů, podobně jako foukání do gumovéí rukavice otevírá prsty. Tuto myšlenku podporuje několik linií důkazů: Bylo například prokázáno, že nemocniční ventilátory naprogramované tak, aby zahrnovaly pravidelné vzdychání, zlepšují funkci plic a udržují hladinu kyslíku v krvi pacientů.
Ve studii publikované v roce 2016 v Nature Feldman a kolegové identifikovali čtyři malé populace neuronů, které se zdají být zodpovědné za generování vzdechů u hlodavců. Dvě z těchto skupin neuronů sídlí v oblasti mozkového kmene poblíž preBötC a vysílají signály do dalších dvou skupin, které sídlí uvnitř preBötC. Když vědci zabili tyto neurony preBötC vysoce selektivním toxinem, krysy přestaly vzdychat, ale jejich dýchání zůstalo silné. Na druhou stranu, když vědci vstříkli neuropeptidy, které aktivují neurony, krysy vzdychaly 10krát častěji. Vědci došli k závěru, že v podstatě tyto čtyři skupiny neuronů tvoří okruh, který říká preBötC, aby přerušil svůj pravidelný program dechů normální velikosti a nařídil hlubší dech.
PreBötC má také roli v koordinaci dalšího chování s dýcháním. Jeden z Feldmanových spolupracovníků na vzdychajícím rytmu, neurovědec Kevin Yackle, a jeho kolegové nedávno použili myši ke zkoumání interakcí mezi dýcháním a vokalizací. Když jsou novorozené myši odděleny od hnízda, vydávají ultrazvukové výkřiky, příliš vysoké na to, aby je lidé slyšeli. Během jediného nádechu se obvykle vyskytuje několik výkřiků v pravidelných intervalech, dost podobných slabikám v lidské řeči, říká Yackle, který nyní působí na Kalifornské univerzitě v San Franciscu. „Máte tento pomalejší rytmus dýchání a pak v něm vnořený máte tento rychlejší rytmus vokalizace,“ říká.
Aby vědci zjistili, jak to funguje, postupovali zpět od hrtanu, části hrdla, která se podílí na vytváření zvuku. Použili anatomické indikátory k identifikaci neuronů, které ovládají hrtan a sledují jejich spojení zpět do shluku buněk v mozkovém kmeni, v oblasti, kterou nazvali střední retikulární oscilátor (iRO). Pomocí různých technik vědci zjistili, že zabíjení nebo inhibice neuronů iRO odstraňuje schopnost vokalizovat pláč a jejich stimulace zvyšuje počet výkřiků na nádech.
Když vědci rozřezali mozkové tkáně pomocí neuronů iRO, buňky vystřelovaly v pravidelném vzoru. „Tyto neurony produkují rytmus, který je přesně jako pláč u zvířete, kde je rychlejší, ale vnořený do rytmu dýchání preBötC,“ říká Yackle.
Zdá se, že dýchání má dalekosáhlý vliv na mozek, včetně oblastí s rolemi v poznávání a emocích, jako je hipokampus, amygdala a prefrontální kortex. Tyto účinky mohou pocházet ze signálů generovaných dýchacím centrem mozkového kmene, preBötC; ze senzorických vstupů přes bloudivý nerv nebo čichový systém; nebo v reakci na hladiny kyslíku (O2) a oxidu uhličitého (CO2) v krvi. Upraveno podle S. Ashhad et al. / AR Neuroscience 2022 / Knowable Magazine
Další experimenty naznačovaly, že neurony iRO pomáhají integrovat vokalizace s dýcháním tím, že říkají preBötC, aby provedl drobné nádechy, které přeruší výdech, což umožní sérii krátkých výkřiků, které se úhledně vejdou do jediného vydechnutého nádechu. To znamená, že rytmický pláč nevzniká řadou výdechů, ale spíše jedním dlouhým výdechem s několika přerušeními.
Zjištění zveřejněná začátkem tohoto roku v Neuronu mohou mít důsledky pro porozumění lidské řeči. Počet slabik za sekundu spadá do relativně úzkého rozmezí napříč všemi lidskými jazyky, říká Yackle. Možná, jak navrhuje, je to kvůli omezením způsobeným potřebou koordinovat vokalizace s dýcháním.
Nastavení tempa v mozku
Nedávné studie naznačují, že dýchání může ovlivnit výkon lidí v překvapivě široké škále laboratorních testů. Kde je někdo v cyklu nádechu a výdechu, může ovlivnit schopnosti tak rozmanité, jako je detekce slabého dotyku a rozlišování trojrozměrných objektů. Jedna studie zjistila, že lidé mají tendenci se nadechovat těsně před kognitivním úkolem, a že to vede ke zlepšení výkonu. Někteří vědci zjistili, že tyto účinky má pouze dýchání nosem, dýchání ústy ne.
Jedna nově vznikající myšlenka o tom, jak by to mohlo fungovat, se zaměřuje na dobře zdokumentované rytmické oscilace elektrické aktivity v mozku. Tyto vlny, často měřené elektrodami na pokožce hlavy, zachycují kumulativní aktivitu tisíců neuronů a po desetiletí někteří neurovědci tvrdili, že odrážejí komunikaci mezi vzdálenými oblastmi mozku, která by mohla být základem důležitých aspektů kognice. Mohlo by to být například to, jak mozek integruje smyslové informace zpracované odděleně ve sluchových a vizuálních částech mozku, aby vytvořil to, co zažíváme jako plynulé vnímání zvuků a pohledů scény. Někteří vědci dokonce navrhli, že taková synchronizovaná aktivita by mohla být základem samotného vědomí (netřeba dodávat, že to bylo těžké dokázat).
Rostoucí důkazy naznačují, že dýchání může udávat tempo některých z těchto oscilací. Při experimentech s hlodavci několik výzkumných týmů zjistilo, že rytmus dýchání ovlivňuje vlny aktivity v hipokampu, což je oblast kritická pro učení a paměť. Během bdělosti kolektivní elektrická aktivita neuronů v hipokampu stoupá a klesá stálou rychlostí – typicky mezi 6 a 10 krát za sekundu. Tento rytmus theta, jak se tomu říká, se vyskytuje u všech zvířat, která byla studována, včetně lidí.
Ve studii z roku 2016 se neurolog Adriano Tort z Federální univerzity v Rio Grande do Norte v Brazílii a jeho kolegové rozhodli studovat oscilace theta, ale všimli si, že jejich elektrody také zachycují jiný rytmus, pomalejší s asi třemi vrcholy za sekundu, zhruba stejná jako frekvence dýchání u klidové myši. Zpočátku se obávali, že jde o artefakt, říká Tort, možná způsobený nestabilní elektrodou nebo pohyby zvířete. Ale další experimenty je přesvědčily, že nejen že byla rytmická aktivita skutečná a synchronizovaná s dýcháním, ale také že fungovala jako metronom, který udával tempo rychlejším theta oscilacím v hippocampu.
Přibližně ve stejnou dobu hlásila neurovědkyně Christina Zelano a kolegové podobná zjištění u lidí. Pomocí dat z elektrod umístěných chirurgy na mozek pacientů s epilepsií k monitorování jejich záchvatů vědci zjistili, že přirozené dýchání synchronizuje oscilace v několika oblastech mozku, včetně hipokampu a amygdaly, což je důležitý hráč v emočním zpracování. Tento synchronizační efekt se zmenšil, když vědci požádali subjekty, aby dýchaly ústy, což naznačuje, že klíčovou roli hraje senzorická zpětná vazba z nosního proudu vzduchu.Nahlásit inzerát
Nejenže rytmus dýchání synchronizuje aktivitu v oblastech mozku zapojených do emocí a paměti, ale může také ovlivnit výkon lidí při úkolech zahrnujících emoce a paměť, zjistili Zelano a kolegové. V jednom experimentu monitorovali dýchání subjektů a požádali je, aby identifikovali emoce vyjádřené lidmi na souboru fotografií vyvinutých psychology, aby otestovali rozpoznání emocí. Subjekty rychleji identifikovaly ustrašené tváře, když se objevila fotografie, když se nadechovaly, než při výdechu. V jiném testu si subjekty přesněji pamatovaly, zda již viděly fotografii, když byla prezentována při vdechování. Opět platí, že účinky byly nejsilnější, když subjekty dýchaly nosem.
Novější práce naznačují, že dechový rytmus by mohl synchronizovat aktivitu nejen uvnitř, ale také mezi oblastmi mozku. V jedné studii neurovědci Nikolaos Karalis a Anton Sirota zjistili, že frekvence dýchání synchronizuje aktivitu mezi hipokampem a prefrontální kůrou u spících myší. Tato synchronizace by mohla hrát roli při vytváření dlouhodobých vzpomínek, navrhují Karalis a Sirota v článku publikovaném začátkem tohoto roku v Nature Communications . Mnoho neurovědců si myslí, že vzpomínky se zpočátku tvoří v hipokampu, než se během spánku přenesou do kůry mozkové pro dlouhodobé uložení – proces, o kterém se předpokládá, že vyžaduje synchronizovanou aktivitu mezi hipokampem a kůrou.
Pro Torta taková zjištění naznačují, že mohou existovat důležité vazby mezi dýcháním a mozkovými funkcemi, ale říká, že je zapotřebí více práce, aby se tyto body spojily. Důkazy, že dýchání ovlivňuje mozkové oscilace, jsou silné, říká. Úkolem je nyní zjistit, co to znamená pro chování, poznávání a emoce.
Kontrolovaný dech, klidná mysl?
Po tisíciletí praktikující jógu a další starodávné meditační tradice praktikovali řízené dýchání jako prostředek k ovlivnění stavu mysli. V posledních letech se vědci stále více zajímají o biologické mechanismy těchto účinků a o to, jak by mohly být aplikovány na pomoc lidem s úzkostí a poruchami nálady.
Jednou z výzev bylo oddělení účinků dýchání od jiných aspektů těchto praktik, říká Helen Lavretsky, psychiatrička z UCLA. „Je opravdu těžké rozlišit, co je nejúčinnější, když děláte tento vícesložkový zásah, kde je protahování a pohyb a vizualizace a zpívání,“ říká. Nemluvě o kulturních a duchovních složkách, které mnoho lidí k této praxi přikládá.Nahlásit inzerát
Po mnoho let Lavretsky spolupracoval s neurovědci a dalšími, aby prozkoumal, jak různé typy meditace ovlivňují mozek a biologické markery stresu a imunitní funkce. Zjistila mimo jiné, že meditace může zlepšit výkon při laboratorních testech paměti a změnit konektivitu mozku u starších lidí s mírnou kognitivní poruchou, což je potenciální předchůdce Alzheimerovy choroby a dalších typů demence. V novějších studiích, které ještě nebyly zveřejněny, se posunula ke zkoumání, zda mohou pomoci samotné metody kontroly dechu.
„I když jsem psychiatr, můj výzkum je o tom, jak se vyhnout [předepisování] léků,“ říká Lavretsky, který je také certifikovaným instruktorem jógy. Myslí si, že dechová cvičení by mohla být dobrou alternativou pro mnoho lidí, zejména s větším výzkumem, které dýchací techniky fungují nejlépe pro jaké podmínky a jak by mohly být přizpůsobeny jednotlivcům. „Všichni máme tento nástroj, jen se musíme naučit, jak jej používat,“ říká.
Mozkové organoidy vrhají světlo na evoluci lidského mozku
Studie na lidoopech byly v Evropě z etických důvodů dlouho zakázány. Alternativou k použití zvířat ve studiích je použití takzvaných organoidů, což jsou trojrozměrné buněčné struktury, které lze generovat v laboratoři a jsou velké jen několik milimetrů. Tyto organoidy lze vytvořit pomocí pluripotentních kmenových buněk, které se následně vyvinou do konkrétních typů buněk, jako jsou nervové buňky. Studijní tým byl pomocí této metody schopen vytvořit organoidy šimpanzího i lidského mozku, napsal SciTechDaily.
„Tyto mozkové organoidy nám umožnily prozkoumat ústřední otázku týkající se ARHGAP11B ,“ říká Wieland Huttner z Institutu Maxe Plancka, molekulární buněčné biologie a genetiky, jeden ze tří hlavních autorů studie.
„V předchozí studii jsme byli schopni ukázat, že ARHGAP11B může zvětšit mozek primátů.“ Dříve však nebylo jasné, zda měl ARHGAP11B hlavní nebo menší roli v evolučním rozšíření lidského neokortexu,“ říká Wieland Huttner.
Část mozkového organoidu vyrobená z kmenových buněk člověka. V purpurové se aktivně množí mozkové kmenové buňky a ve žluté podskupina mozkových kmenových buněk.
Foto: Jan FischerMozkový organoid o velikosti asi 3 milimetry vyrobený z kmenových buněk šimpanze. Mozkové kmenové buňky jsou zbarveny červeně; mozkové kmenové buňky, které obdržely gen ARHGAP11B, jsou zobrazeny zeleně.Foto: Jan FischerČást mozkového organoidu vyrobená z kmenových buněk člověka. V purpurové se aktivně množí mozkové kmenové buňky a ve žluté podskupina mozkových kmenových buněk.
Abychom to objasnili, gen ARGHAP11B byl nejprve vložen do struktur podobných organoidním mozkovým komorám šimpanzů. Způsobil by gen ARGHAP11B proliferaci mozkových kmenových buněk šimpanze, což je nezbytné pro zvětšení velikosti neokortexu?
„Naše studie ukazuje, že gen v šimpanzích organoidech způsobuje nárůst příslušných mozkových kmenových buněk a nárůst těch neuronů, které hrají klíčovou roli v mimořádných mentálních schopnostech lidí,“ řekl Michael Heide, hlavní autor studie, vedoucí z Junior Research Group Brain Development and Evolution v Německém centru primátů a zaměstnancem MPI-CBG.
Když byl gen ARGHAP11B vyřazen v organoidech lidského mozku nebo byla inhibována funkce proteinu ARHGAP11B , počet těchto mozkových kmenových buněk se snížil na počet šimpanzů.
Foto: Dr. Michael Heide, vedoucí Junior Research Group Brain Development and Evolution/ Sascha Bubner
„Byli jsme tak schopni prokázat, že ARHGAP11B hraje klíčovou roli ve vývoji neokortexu během lidské evoluce,“ říká Michael Heide. Julia Ladewigová z HITBR, třetí z hlavních autorů, dodává: „Vzhledem k této důležité úloze ARHGAP11B je dále představitelné, že určité poruchy vývoje neokortexu mohou být způsobeny mutacemi v tomto genu.“
Výzkumníci prokázali, že mozky lidí, kteří společně hrají online hru, byly synchronizovány bez fyzické přítomnosti
Nová studie provedená na Helsinské univerzitě zkoumala synchronizaci mozkových vln, zatímco dvojice subjektů hrály hru, ve které společně ovládaly závodní auto. Subjekty byly fyzicky rozděleny do dvou zvukotěsných místností. Výzkumníci zkoumali spojitost synchronizace s interakcí a výkonem ve hře, napsal Scitechdaily.
Online hraní a další typy online sociální interakce se během pandemie COVID staly populárnějšími. Tento trend bude pravděpodobně pokračovat kvůli zvýšené práci na dálku a investicím do sociálních technologií. Předchozí výzkum ukázal, že se mozky lidí během sociální interakce aktivují podobným a současným způsobem. Taková mezimozková neurální synchronizace byla spojena s empatií a spoluprací v situacích tváří v tvář. Její role v online, vzdálené interakci však zůstala neznámá.
Na základě výsledků dochází během kooperativního online hraní mezi mozky k synchronizaci. Kromě toho je zvýšená synchronizace v alfa a gama frekvenčním pásmu spojena s lepším výkonem. Spojení mezi výkonem a gama synchronizací bylo možné sledovat v průběhu času.
„Podařilo se nám ukázat, že synchronizace mezi mozkovými fázemi může probíhat bez přítomnosti druhé osoby. To otevírá možnost zkoumat roli tohoto sociálního mozkového mechanismu v online interakci,“ říká doktorand Valtteri Wikström.
Směrem k lepší online interakci
Náš sociální mozek se vyvinul v komunikaci tváří v tvář. Zvýšená doba na obrazovce vyvolala obavy u mnoha lidí, zejména mezi rodiči, učiteli a zákonodárci.
„Pokud dokážeme vybudovat interaktivní digitální zkušenosti, které aktivují základní mechanismy empatie, může to vést k lepším sociálním vztahům, blahobytu a produktivitě online,“ říká vedoucí projektu Katri Saarikivi.
Wikströmová navrhuje, že měřítka fyziologické synchronie a kooperativní výkonnosti by mohla být použita k posouzení kvality sociální interakce. Zjištění, které vlastnosti rozhraní zlepšují porozumění a propojenost, může vývoj posunout pozitivním směrem.
„Tato studie ukazuje, že k mezimozkové synchronizaci dochází i během kooperativního hraní online a že ji lze spolehlivě měřit. Vývoj aspektů ve hrách, které vedou ke zvýšené synchronizaci a empatii, může mít pozitivní dopad i mimo hraní,“ dodává Wikströmová.
Mohl by mozek existovat sám o sobě? Oddělený od těla? Být nezávislý na fyzické formě života?
Mohl by mozek někdy existovat sám o sobě, oddělený od těla nebo nezávislý na těle? Filozofové po dlouhou dobu přemýšleli o scénářích „mozek v kádi“ a ptali se, zda by izolované mozky mohly udržet vědomí, když jsou odděleny od svých těl a smyslů. napsal server Livescience.Prožitky člověka jsou typicky charakterizovány sítí interakcí mezi lidským mozkem, tělem a prostředím.
Ale nedávný vývoj v neurovědě znamená, že se tato konverzace přesunula z oblasti hypotetických spekulací a sci-fi k izolovaným příkladům, kde by vědomí mohlo být zapečetěno před zbytkem světa.
Ve studii z roku 2020, která je podrobně popsána v časopise Trends in Neuroscience, filozof Tim Bayne z Monash University v Melbourne a neurovědci Anil Seth z University of Sussex v Anglii a Marcello Massimini z University of Milan v Itálii popisují kontexty, ve kterých by takové „ostrovy uvědomění“ mohly existovat.
V jedné možné situaci je mozek, který byl odebrán svému hostiteli, schopen udržet vědomí pomocí kyslíku a živin nezbytných pro funkci dodávaných prostřednictvím nějakého druhu aparátu. Tomu se říká mozek ex cranio .
Ve studii, která zní jako něco z hororového filmu vědcům se podařilo úspěšně obnovit průtok krve do mozkových buněk, buněčné funkce neuronů a spontánní synaptickou aktivitu v mozcích prasat, které byly po smrti odstraněny a připojeny k systému zvanému BrainEx. Systém, který je navržen tak, aby zpomalil degeneraci mozkové tkáně po smrti, může být napojen na základnu posmrtného mozku a dodávat teplou umělou okysličenou krev.
U lidí, kteří trpí těžkou refrakterní epilepsií, se jedna léčba nazývaná hemisferotomie zahrnuje úplné odpojení poškozené poloviny mozku od druhé hemisféry, mozkového kmene a thalamu. V těchto případech zůstává poškozená polovina uvnitř lebky a je spojena s cévním systémem. Zatímco odpojená hemisféra pokračuje v přijímání živin a kyslíku potřebných pro fungování, někteří se ptají, zda tato izolovaná hemisféra podporuje vědomí sousedící s protilehlou, spojenou hemisférou.
A vědci vytvořili laboratorní minimozky, 3D struktury vyvinuté z kmenových buněk, které vykazují různé rysy vyvíjejícího se lidského mozku. Některé z těchto mozků v misce mají mozkové vlny podobné těm, které lze vidět u předčasně narozených dětí.
Má však některý z těchto „mozků“ skutečně vědomí?
Vědci v těchto případech nemohou z chování odvodit vědomí, ani se nemohou těchto mozků zeptat, zda prožívají vědomí. Tato hádanka vedla neurovědce k vymyšlení potenciálního „objektivního“ měření vědomí.
Vědci by například mohli použít takzvaný index perturbační složitosti (PCI), který je založen na úrovni interakcí mezi neurony v rámci těchto „mozků“. Pomocí tohoto indexu by vědci elektricky stimulovali část mozku a poté změřili výsledné vzorce nervové aktivity, aby posoudili složitost interakcí mezi mozkovými buňkami. Pokud výsledné měření těchto interakcí nese spoustu informací, pak lze říci, že systém je více vědomý.
Je to něco jako hodit kámen do rybníka a měřit výsledné vlnky. Pokud vlnky interagují s jinými objekty v jezírku a vyvolají více vlnek, tím je systém vědomější.
Ve stavech, kdy lidé nebyli plně při vědomí, byla PCI spolehlivým ukazatelem úrovně jejich vědomí. Například být v kómatu nebo spánek by bylo považováno za „nižší“ úroveň vědomí nebo uvědomění.
„PCI se ukázala jako účinná při detekci přerušeného vědomí během snění, ketaminové anetezie a byla také úspěšně aplikována na pacienty, kteří nereagují po těžkém poranění mozku“, řekl Bayne Live Science.
Mohlo by se stát, že vědomí je pevně spojeno s dynamikou mozku, kterou lze relativně snadno měřit, jako je tomu v případě PCI. Ale i když se ukáže, že vědomí není redukovatelné na jakýkoli nervový signál v mozku, Bayne věří, že úkol vyvinout „objektivní“ míru vědomí je stále platný.
I když tyto techniky nemusí být schopny definitivně odpovědět na otázku, zda je v těchto kontextech přítomno vědomí, poskytnou odpovědi na některé základní otázky, například zda mají ostrůvky uvědomění stejnou úroveň nervové složitosti jako mozky vědomých subjektů. Nebo se tyto mozky pomalu odpojí od vnějšího světa?
Pochopení toho, jak by v takových případech mohly vypadat obsahy vědomí, nabízí ještě složitější problém.
Vědci nedávno zachytili vůbec první sken umírajícího lidského mozku, když starší pacient náhle zemřel, když byl skenován. Poté, co starší pacient náhle zemřel během rutinního testu, vědci náhodou zachytili unikátní data o aktivitě v jeho mozku na samém konci jeho života: Během 30 sekund před a po zastavení mužova srdce byly jeho mozkové vlny nápadně podobné těm, viděných během snění, vyvolání paměti a meditace, což naznačuje, že lidé mohou ve skutečnosti vidět, jak se jejich život „probleskuje před očima“, když zemřou. Píše server Livesience.
Fenomén přehrávání minulých vzpomínek, když zemřete, byl hlášen některými lidmi, kteří měli zkušenosti blízké smrti. Ale toto je první vědecký důkaz, že tento „záblesk“ může být skutečný. Protože se však jedná o jedinou případovou studii, není možné učinit další předpoklady o tom, jak běžný jev může být nebo jaká může být zkušenost.
Vědci učinili překvapivý objev v roce 2016, když studovali mozkovou aktivitu u 87letého Kanaďana, který onemocněl epilepsií. Tým prováděl elektroencefalogram (EEG) – test, který detekuje abnormality v elektrické aktivitě mozku – aby se dozvěděl více o tom, co se dělo během jeho záchvatů. Tehdy muž utrpěl náhlý a smrtelný infarkt. Nečekaná smrt pacienta znamenala, že tým náhodně pořídil vůbec první záznam umírajícího mozku, uvedli vědci v prohlášení.
Celkem vědci zaznamenali kolem 900 sekund mozkové aktivity vedoucí k pacientově smrti a bezprostředně po ní. To jim umožnilo vidět, jak se jeho neurální oscilace – opakující se vzorce neurální aktivity, známé také jako mozkové vlny – měnily, když umíral. Zjistili, že 30 sekund před a po zastavení jeho srdce došlo k neobvyklé změně v aktivitě jeho mozkových vln.
„Těsně předtím a poté, co srdce přestalo fungovat, jsme viděli změny ve specifickém pásmu nervových oscilací,“ uvedl vedoucí výzkumník Dr. Ajmal Zemmar, neurochirurg na University of Toronto v Kanadě v době mužova případu. . Tyto specifické typy oscilací jsou známé jako gama vlny, dodal Zemmar, který nyní působí na University of Louisville v Kentucky.
Nervové oscilace jsou klasifikovány na základě jejich frekvence a amplitudy. Gama vlny mají frekvenci mezi 30 a 100 Hz, což je nejvyšší frekvence všech oscilací, a jsou nejčastěji pozorovány v mozku, když lidé během snů vstoupí do svého paměťového centra, v oblasti zvané hipokampus.
Tým také shromáždil údaje o dalších typech oscilací během smrti, včetně vln delta, theta, alfa a beta. Ale byly to gama vlny, které ukazovaly na muže, který si v mozku přehrával vzpomínky z celého jeho života – jev známý jako život.
„Prostřednictvím generování oscilací, které se podílejí na získávání paměti, může mozek přehrávat poslední vzpomínku na důležité životní události těsně předtím, než zemřeme, podobné těm, které byly hlášeny při zážitcích blízkých smrti,“ uvedl Zemmar v prohlášení.
Experimenty na krysách ukázaly, že hlodavci také zažívají podobné úrovně gama oscilací kolem doby smrti, podle prohlášení. Vědci proto spekulují, že vzpomínání na život může být univerzálním zážitkem sdíleným většinou mozků umírající savců, ačkoli pro to existuje jen minimum důkazů.
Vědci však varovali, že by bylo předčasné přesvědčivě tvrdit, že vzpomínání na život je skutečný fenomén. Umírající muž byl staršího věku a měl epilepsii, o které je známo, že mění aktivitu gama vln. To mohlo znamenat, že jeho mozková aktivita během smrti byla jiná než u někoho bez epilepsie. Navíc neexistuje způsob, jak zjistit, zda muž skutečně viděl nebo vnímal své minulé vzpomínky, nebo zda byl jen ve stavu podobném snu, který vyvolal jeho selhávající nervový systém.
Proto je zapotřebí mnohem více výzkumu, aby bylo možné učinit konkrétní závěry o vzpomínání na život, varovali vědci. Zpráva o případu muže byla zveřejněna až šest let po jeho smrti, protože vědci doufali, že odhalí další případové studie umírajících mozků na podporu jejich tvrzení, ale podle BBC vyšly s prázdnýma rukama.
Zjištění by však mohla poskytnout zdroj útěchy pro přátele a členy rodiny během „nepopsatelně těžké“ zkušenosti se ztrátou blízkých, uvedli vědci. „Ačkoli naši blízcí mají zavřené oči a jsou připraveni nás nechat odpočívat, jejich mozky si možná přehrávají některé z nejhezčích okamžiků, které ve svém životě zažili,“ uvedl Zemmar v prohlášení.
V určitém okamžiku svého života vás pravděpodobně lechtali. Opakovaně se vás dotkli způsobem, který vyvolal úsměv, smích a bezděčné pohyby. Lechtání se může objevit na mnoha místech těla, ale nejčastějšími místy jsou hrudní koš, podpaží a ploska nohy. K lechtání obvykle dochází v rámci intimních vztahů. Rodiče lechtají svá miminka a malé děti. Sourozenci mezi sebou, partneři a blízcí přátelé se taky někdy navzájem lechtají. Někteří lidé se zdají být lechtivější než jiní. Jedna z nejpodivnějších věcí na lechtání je, že pro člověka je téměř nemožné lechtat sám sebe. Pokud vás někdo jiný dokáže rozesmát tím, že vás šťouchá do hrudního koše, neměli byste být schopni udělat totéž sami pro sebe?
Důvod, proč se nemůžete lechtat, je ten, že když pohybujete částí svého vlastního těla, část vašeho mozku tento pohyb sleduje a předvídá pocity, které způsobí. To je důvod, proč například moc nevnímáte, jestli se vám při chůzi tře ruka o bok, ale lekli byste se, kdyby se vás podobným způsobem dotkl někdo jiný. Kdyby náš mozek neměl schopnost sledovat pohyby našeho vlastního těla a vjemy, které způsobují, měli bychom neustále pocit, jako by nás někdo šťouchal a dotýkal se, a bylo by těžké věnovat svou pozornost čemukoli jinému. Samodotykání je extrémním příkladem tohoto jevu. Váš mozek ví, že prsty, které vás šťouchají do hrudního koše, jsou vaše vlastní prsty, takže zpomaluje smyslovou odezvu.
Jak jsme na to přišli? Vědci z University College London začali pomocí funkčního zobrazování mozku porovnávat, jak lidé reagují na sebelechtání a lechtání jinou osobou a zjistili, že somatosenzorická kůra – část mozku zodpovědná za tělesné vjemy – měla nižší reakci na vlastní lechtání než na cizí. Pozorovali také aktivitu naznačující, že mozek monitoruje pohyby a vysílá signály k potlačení somatosenzorické odezvy, když je dotyk generován sám.
Foto: cottonbro / Unsplash
Stejní vědci se rozhodli zjistit, zda by mohli oklamat mozek, aby umožnil samovytvářeným pohybům vytvořit pocit lechtání. Sestrojili stroj na lechtání, který umožňoval výzkumným subjektům dodávat si lechtací stimul zatažením za páku. Zjistili, že mohou zvýšit pocit lechtání u subjektu tím, že mírně oddělíte akci subjektu. Přidání prodlevy o méně než sekundu mezi zatažením za páku a činností lechtacího stroje stačilo k tomu, aby se mozek nechal zlechtat.
Je to jeden z oblíbených hollywoodských částí pseudovědy: lidské bytosti používají pouze 10 % svého mozku a probuzení zbývajících 90 procent- údajně probuzených, umožňuje jinak obyčejným lidským bytostem projevovat mimořádné duševní schopnosti. Ve filmu Fenomén (1996) John Travolta získává schopnost předvídat zemětřesení a okamžitě se učí cizí jazyky. Scarlett Johansson se ve filmu Lucy (2014) stává mistrem bojových umění se superschopností. A v Limitless (2011) Bradley Cooper přes noc napíše román.
Tento hotový plán pro fantasy filmy je oblíbený i mezi širokou veřejností. V průzkumu 65 procent respondentů souhlasilo s tvrzením že: „Lidé denně používají pouze 10 procent svého mozku.“ Ale pravdou je, že neustále používáme celý náš mozek, píše server Britanica
jak to víme? Za prvé, pokud bychom potřebovali pouze 10 procent našeho mozku, většina mozkových poranění by neměla žádné rozpoznatelné následky, protože poškození by postihlo části mozku, které ze začátku nic nedělaly. Víme také, že přirozený výběr odrazuje od vývoje zbytečných anatomických struktur: raní lidé, kteří věnovali vzácné fyzické zdroje na růst a udržování obrovského množství přebytečné mozkové tkáně, by byli překonáni těmi, kteří tyto vzácné zdroje utráceli za věci nezbytnější pro přežití a reprodukci. úspěch. Tvrdší imunitní systém, silnější svaly, lépe vypadající vlasy – prostě cokoli by bylo užitečnější než mít hlavu plnou inertní tkáně.
Tyto logické závěry jsme dokázali podložit pádnými důkazy. Zobrazovací techniky, jako je pozitronová emisní tomografie (PET) a funkční magnetická rezonance (fMRI), umožňují lékařům a vědcům mapovat mozkovou aktivitu v reálném čase. Data jasně ukazují, že velké oblasti mozku, mnohem více než 10 procent, se používají pro všechny druhy aktivit, od zdánlivě jednoduchých úkolů, jako je odpočinek nebo prohlížení obrázků, až po ty složitější, jako je čtení nebo matematika. Vědci zatím nenašli oblast mozku, která nic nedělá.
Foto: aytuguluturk / Pixabay
Jak jsme tedy dospěli k názoru, že 90 procent našeho mozku je k ničemu? Tento mýtus je často nesprávně připisován psychologovi 19. století Williamu Jamesovi, který tvrdil, že většina našeho duševního potenciálu zůstává nevyužita. Procento ale nikdy neuvedl. Zodpovědný je také Albert Einstein – magnet na nesprávné přiřazení citací. Ve skutečnosti tento koncept s největší pravděpodobností přišel z amerického svépomocného průmyslu. Jedna z prvních zmínek se objevuje v předmluvě k mega bestselleru Dalea Carnegieho z roku 1936, Jak získávat přátele a působit na lidi . Myšlenka, že jsme využili jen zlomek plného potenciálu našeho mozku, byla od té doby základem motivačních guru, new age hucksterů a neinspirovaných scénáristů.
Je zřejmé, že je to špatná zpráva pro každého, kdo doufá, že najde tajemství, jak se stát přes noc géniem. Dobrá zpráva však je, že tvrdá práce stále funguje. Existuje spousta důvodů věřit, že mozkovou sílu můžete budovat na náročných mentálních úkolech, jako je hra na hudební nástroj, aritmetika nebo čtení románu.
Zdroj: Britanica
Warning: Undefined array key "sssp-ad-overlay-priority" in /data/web/virtuals/326454/virtual/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 276
Foto: Sheaova laboratoř/Cold Spring Harbor Laboratory
Foto: Sheaova laboratoř/Cold Spring Harbor Laboratory
Foto: Scholaris/Pixabay
Foto: satheeshsankaran / Pixabay
Foto: Pixabay
Foto: © Charité | Jangfan Peng / Tiskový zdroj
Foto: Unsplash
Foto: Tiskový zdroj poskytnutý centrem RIKEN
Foto: Bru-nO/Pixabay
Foto: TanteTati/Pixabay
Foto: Tumisu/Pixabay
Foto: Mimzy/Pixabay
Foto: kalhh/Pixabay
Foto: RyanMcGuire/Pixabay
Foto: Ilustrační foto/Baylorova lékařská fakulta
Foto: geralt/Pixabay
Foto: ilustrace/whatifshow.com
Foto: 0fjd125gk87/Pixabay
Foto: RB GRAPHIC/Reuters
Foto: amit adda/Flickr
Foto: Anilsharma26/Pixabay
/https://tf-cmsv2-smithsonianmag-media.s3.amazonaws.com/filer_public/8b/44/8b44a730-eaa8-433f-bc2e-be763785e3be/g-breathing-influences-brain-alt.png)
Foto: kalhh/Pixabay
Foto: Jan Fischer
Foto: Jan Fischer
Foto: Dr. Michael Heide, vedoucí Junior Research Group Brain Development and Evolution/ Sascha Bubner
Foto: ESO/C. Lawlor, R. F. van Capelleveen et al./ESO
Foto: ZenAga/Pixabay
Foto: Communication Brain/Univerzita Helsinky
Foto: Pixabay
Foto: TheDigitalArtist / Pixabay / Ilustrační
Foto: Joa70/Pixabay_Ilustrační
Foto: TheDigitalArtist/Pixabay
Foto: Anna Shvets / Pexels
Foto: Arina Krasnikova / Pexels
Foto: cottonbro / Unsplash
Foto: DigitalArtist / Pixabay
Foto: aytuguluturk / Pixabay
