Нейроны учат новое, не забывая старое

19.06.2016

Считается, что мозг постоянно меняется - так же, как меняется мир вокруг нас, и если мы сталкиваемся с чем-то новым, с чем-то незнакомым, то благодаря нейронной пластичности мы быстро поймем, как вести себя в этой ситуации.

Под нейронной пластичностью понимают способность межнейронных соединений к перестройке, установление новых связей, появление новых нейронных контуров, предназначенных для решения новой задачи. С другой же стороны, какие-то вещи оказываются настолько нам привычны, что мы делаем их, не задумываясь, и всевозможные сигналы, приходящие в уже взрослый мозг, обрабатываются здесь по привычной, давно установленной схеме.

Как происходит такое усвоение нового без уничтожения старого? Ответ может показаться довольно очевидным: поскольку нейроны могут формировать множество связей, то у каждой клетке есть некий постоянный их набор, своеобразный "костяк синапсов", которые отвечают за давно усвоенную рутину, а вот когда появляется что-то новое, то к старым постоянным связям добавляются свежие, "нестандартные". В теории эта гипотеза существует давно, но лишь сейчас ее удалось подтвердить экспериментально.

Исследователи из Института нейробиологии Общества имени Макса Планка ставили опыты с мышами, которым завязывали один глаз, после чего наблюдали за активностью нервных клеток зрительной коры. Известно, что когда в мозг перестают поступать сигналы от одного глаза, то нейроны, которые к нему "приписаны", начинают реагировать на визуальные импульсы, идущие от другого глаза. С новыми генетическими методами стало возможно проследить за активностью отдельных клеток, и оказалось, что совмещение старого и нового, о котором мы только что говорили, происходит в мозге буквально на клеточном уровне.

Нейроны закрытого глаза, как и ожидалось, переключались на данные от глаза открытого. Но потом, когда закрытый глаз снова открывался, активность нервных клеток возвращалась к прежнему режиму. Отдельные нейроны как бы запоминали прежние настройки, и, когда поток зрительных сигналов возвращался в норму, то есть когда работали снова оба глаза, клетки просто "вспоминали", по какой схеме в таком случае они должны работать.

Нейробиологи подчеркивают тут несколько важных особенностей. Во-первых, перенастройки связей происходили не на уровне клеточных популяций, нейронных кластеров, как ожидалось, а на уровне отдельных клеток. Во-вторых, раз от разу, то есть при повторах эксперимента, изменения касались одних и тех же нейронов, которые составляли около 2/3 от всех клеток зрительной коры. Прочие же либо вообще не обращали никакого внимания на то, что один глаз то закрывается, то открывается, либо реагировали так, что их поведение в рамках рабочей гипотезы объяснить было крайне затруднительно.

<< Назад: Хромбук CTL NL61 20.06.2016

>> Вперед: 1000-ядерный процессор KiloCore 19.06.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Переработка мочи и пота космонавтов в питьевую воду 08.07.2023 Процесс переработки отходов мочи и пота космонавтов в питьевую воду является важным шагом в развитии систем жизнеобеспечения в космосе. NASA планирует отправить людей в более длительные космические миссии, включая путешествия на Луну и Марс. Для обеспечения основных жизненных потребностей астронавтов во время этих миссий, необходима надежная система контроля окружающей среды и жизнеобеспечения на космической станции (ECLSS). ECLSS включает в себя комплексное оборудование, включая систему восстановления воды, которая собирает и перерабатывает сточные воды, превращая их в питьевую воду. Она также использует специализированный компонент, способный собирать влагу из воздуха кабины, выделяемую от пота и дыхания экипажа. Одной из подсистем, играющей ключевую роль в процессе переработки, является Urine Processor Assembly (UPA), которая извлекает воду из мочи астронавта с помощью вакуумной дистилляции. Улучшенная версия UPA также может производить рассол мочи, содержащий некоторое количество воды. Для удаления остатков сточной воды разработан блок обработки рассола (BPA). BPA использует рассол, произведенный UPA, и через специальную мембранную технологию испаряет воду, "надувая" рассол теплым сухим воздухом. В результате образуется влажный воздух, который затем собирается системой сбора воды на космической станции, аналогично сбору влаги из дыхания и пота экипажа. Вся система включает меры безопасности, такие как датчики, контролирующие качество воды. Если качество воды не соответствует стандартам, происходит повторная обработка. Также добавляется йод в пригодную для употребления воду для предотвращения роста микроорганизмов, и затем эта вода хранится. Такой процесс обеспечивает необходимое ежедневное потребление воды каждым астронавтом для потребления, приготовления пищи и личной гигиены. Это значительный прогресс в развитии систем жизнеобеспечения в космосе. Миссии Artemis открывают новую эру космических путешествий, предоставляя людям возможность исследовать Луну и впоследствии Марс. Однако, чтобы совершить такие долгие и далекие путешествия, астронавты должны иметь надежные системы обеспечения жизнеобеспечения. Переработка мочи и пота в питьевую воду является одним из важных аспектов этих систем. Эксперты NASA подчеркивают, что система контроля окружающей среды и жизнеобеспечения на космической станции достигла значительных достижений. Она обеспечивает высокую степень восстановления воды, позволяя астронавтам использовать ее эффективно в течение длительных космических миссий. Комбинация аппаратного обеспечения, включающая систему восстановления воды, а также специализированные компоненты, позволяют собирать влагу из различных источников, подвергать ее переработке и обеспечивать качественную питьевую воду. Важным аспектом системы является Urine Processor Assembly (UPA), которая позволяет извлекать воду из мочи астронавтов. Благодаря использованию вакуумной дистилляции, UPA обеспечивает эффективное восстановление воды из мочи. Помимо этого, блок обработки рассола (BPA) играет важную роль в устранении остатков сточной воды на космической станции. Система ECLSS обладает различными мерами безопасности, гарантирующими чистоту воды. Если качество воды не соответствует требованиям, она повторно подвергается обработке. Йод добавляется в питьевую воду для предотвращения развития микробов, и важно отметить, что система способна поддерживать высокий уровень восстановления воды, обеспечивая астронавтам достаточное количество воды для их основных потребностей во время космических миссий.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025