Как мозг регулирует сенсорную информацию

ЛАБОРАТОРИЯ ПРОСТРАНСТВ 
galactic.org.ua 

ЧЕЛОВЕК 

Взрослый мозг гибок
29.08.2004  Mignews.com.ua
Эксперимент, проведенный в центре изучения памяти Массачусетского технологического института, показывает, что гибкость организации взрослого мозга значительно выше, чем принято считать.
В ходе нейрохирургической операции зрительные нервы взрослой мыши были заведены в слуховую зону коры мозга. Тем не менее, вскоре мышь научилась прежним образом реагировать на вспышки света, которые она теперь слышала вместо того, чтобы видеть.
Высокая пластичность взрослого мозга дает надежду, что в будущем удастся лечить серьезные мозговые травмы и болезни, стимулируя передачу функций поврежденных участков другим зонам мозга.

На пределе возможностей слуха
www.tomatis.com.
Французский отоларинголог Альфред Томатис первым систематически исследовал влияние на психику человека звуков высокой частоты. Согласно его теории, ребенок, плавая в амниотической жидкости в период внутриутробного развития, слышит массу звуков, которые ему после рождения становятся недоступны — дыхание матери, биение ее сердца, голос, шум от работы внутренних органов и т.п. Обусловлено это тем, что в период внутриутробного развития уши ребенка заполнены жидкостью, проводящей звук значительно лучше, чем воздух; в частности, в жидкости гораздо меньше затухают высокочастотные компоненты звука.

Для использования своих открытий на практике Томатис погружал в ванную защищенные пленкой микрофоны и динамики, через которые транслировалась работа внутренних органов женщины. Таким образом он моделировал фильтрацию звука через материнскую плаценту. На получавшихся записях большая часть спектра звуков лежала выше 8000 колебаний в секунду. Когда сделанные таким образом записи давали регулярно слушать детям с различными нарушениями — дислексией, аутизмом, гиперактивностью, то перемены в их поведении и обучении были ошеломляющими. Этот высокочастотный звук, по теории Томатиса, пробуждает чувство самой архаической связи с матерью. Такие звуки, по-видимому, затрагивают самые древние, первозданные слои наше памяти — блаженство нахождения в материнской матке, единство с матерью — и пробуждают в слушателе это забытое ощущение цельности.

Исследования и клинический опыт Томатиса привели его к заключению, что ухо является одним из важнейших органов, формирующих сознание человека. До него большинство людей, включая ученых, изучавших ухо, считали, что у этого органа одна функция — слышать. Они не замечали, что слышание — всего лишь один аспект гораздо большего, динамического процесса, в котором участвует каждая клетка тела.

Томатис открыл, что ухо не просто “слышит”, но колебания, воспринимаемые им, стимулируют нервы внутреннего уха, где эти колебания преобразуются в электрические импульсы, различными путями попадающие в мозг. Некоторые идут в слуховые центры, и их мы воспринимаем как звуки.     Другие создают электрический потенциал в мозжечке, который контролирует сложные движения и чувство равновесия. Оттуда они идут в лимбическую систему, заведующую нашими эмоциями и выделением различных биохимических веществ, в т.ч. гормонов, оказывающих влияние на все наше тело. Электрический потенциал, создаваемый звуком, также передается в кору головного мозга, заведующую высшими функциями сознания. Таким образом звук «питает» мозг, а вместе с ним и все тело.

Еще одним открытием Томатиса явилась прямая связь между диапазоном слухового восприятия человека, диапазоном вибраций его голоса и его уровнем здоровья. — Сравните бесцветный, слабый голос больного человека и звонкий радостный голос ребенка! Томатис разработал особый процесс звукозаписи под названием “электронное ухо”. В этом процессе из обычного звука поочередно вырезается то высокочастотная, то низкочастотная компонента. Когда человек слушает такую запись, мышцы его уха тренируются путем поочередного напряжения и расслабления; таким образом расширяется диапазон слухового восприятия, и как следствие, исчезают многие расстройства.

Существует множество документированных исследований, показывающих, в частности, что в результате применения этого метода усиливается творческий потенциал, улучшается память и способность к сосредоточению. Также происходит значительное улучшение так называемой тонкой моторики. В результате даже профессиональные музыканты отмечали у себя значительное улучшение музыкальной техники и виртуозности исполнения. Похожие результаты демонстрировали мастера различных боевых искусств и профессиональные автогонщики. В настоящее время по всему миру существует более 300 центров, осуществляющих лечение и тренинги по методу Томатиса.

В здоровой коже - здоровый слух
Теория утверждает, что мозг использует голографическую кодирующую систему, так что способен многогранно кодировать через все органы чувств сенсорные сигналы. Поэтому любой стимул, как звук, например, может быть передан через любой другой орган чувств, таким образом, что мозг может распознать входящий сигнал именно как звук, используя особенный для звука тип сигнального кода.
    Похоже, сам того не желая, весомый вклад в подтверждение этой теории сделал Патрик Фланаган (Patrick Flanagan), когда будучи еще подростком изобрел прибор, позволяющий любому человеку (даже полностью глухому, даже с удаленным хирургическим путем средним ухом и, более того, даже с полностью атрофированным слуховым нервом) слышать через кожу. Патрик назвал свой прибор - "Нейрофон" (Neurophone).

  Как это работает?
    В начале семидесятых, в университете штата Вирджиния, Доктор Мартин Ленхардт (Dr. Martin Lenhardt) со своими коллегами показал, что как нормально слышащие люди так и полностью глухие люди могут воспринимать ультразвуковые частоты в диапазоне от 28000 Гц до 100000 Гц, если звук подводится к телу через непосредственный контакт с излучателем.
С помощью экспериментов было установлено, что существуют два отдельных канала, через которые мозг может слышать. Один канал - для частот от 20 Гц до 20000 Гц (обычный звук). Этот канал проводит звуки в улитку (внутреннее или среднее ухо) через воздух или через костную проводимость.
Второй канал слуха был открыт Патриком Фланаганом в 1958 году и исследован в 70-х Доктором Ленхардтом и его коллегами. Второй канал проводит ультразвуковые волны через кости, биологические жидкости или через кожу к недавно открытому новому органу слуха.
Ленхардт утверждает, что инструментом восприятия ультразвуковых вибраций является маленький орган, расположенный в мозге и известный как лабиринт (орган равновесия) - важнейшая часть вестибулярного аппарата. Этот орган размером примерно со снежинку. Лабиринт используется организмом для восприятия гравитации. Он заполнен жидкостью и имеет тонкие волоски, которые расширяются к основанию. Когда положение головы меняется, движение жидкости стимулирует волоски, сообщая нам куда мы отклонились от вертикального положения.
Кожа - самый большой и сложный орган. В дополнение к тому, что она является первой линией обороны организма от инфекции, кожа является гигантским жидко-кристаллическим мозгом. Любой орган восприятия эволюционировал из кожи. Когда человек начинает жить в качестве эмбриона, его сенсорные органы развиваются из кожных складок. Многие примитивные организмы и животные могут видеть и слышать посредством кожи.
Кожа обладает пьезо-электрическими свойствами. Если приложить к ней вибрацию или потереть, она генерирует электрические сигналы и плоские волны.
Когда вы используете Нейрофон кожа вибрирует на амплитудно модулированной несущей ультразвуковой частоте 40 кГц и переводит в звук электрические сигналы, по многочисленным каналам идущие в мозг.
Излучатели в первых моделях Нейрофона имели весьма оригинальную конструкцию. Они представляли собой объемные медные сетки для чистки сковородок и кастрюль (сетка Брилло), заключенные в пластиковые мешки. К сеткам подавалось напряжение с частотой 40 кГц, амплитудно модулированное с размахом до 3000 Вольт (при крайне низком токе). Хотя аналогичные аппараты применяются еще с конца прошлого века, для лечения воспалительных процессов и ускорения регенерации пораженных тканей и абсолютно безопасны, но постоянно иметь дело с высоким напряжением не очень-то приятно - волосы шевелятся и "мурашки" по коже "бегают"...
Поэтому, чтобы сделать процесс более комфортным и более эффективно передавать вибрацию, в 1974 году, уже Доктор Фланаган разработал специальные пьезо-керамические дезакаторы (ультразвуковые излучатели на керамических кристаллах с пьезоэлектрическими свойствами). Кристаллы, обладающие пьезо-электрическиими свойствами сжимаются и расширяются с частотой, равной частоте электрического тока, протекающего по их поверхности. Вибрация от кристаллов механически передается коже на несущей частоте 40 кГц Нейрофона. Когда излучатели Нейрофона прижаты к коже, или когда их соединяют вместе, они вибрируют в двух режимах. Один - это обычное звучание, второй - это ультразвук, который может быть услышан только кожей или через костную проводимость. Когда "наушники" от Нейрофона приводятся в соприкосновение с кожей, ультразвуковой голос или музыка начинаю восприниматься лабиринтом вместо улитки.

Выбор в пользу ультразвука, видимо, не случаен. Недавними исследованиями было установлено, что, оказывается, мы живем в мире ультразвуковых колебаний. Даже когда человек просто идет по траве, генерируется ультразвук. Каждое дерево является генератором ультразвука, который оно использует, чтобы качать воду по капиллярам от корней к вершине. И наконец, от ладоней человека зарегистрированы ультразвуковые колебания с частотой 28000 Герц.

Ключ к пониманию работы Нейрофона лежит в стимуляции нервных окончаний кожи дискретными кодированными сигналами, которые, согласно голографической модели мозга, имеют такие фазовые соотношения, что распознаются любым нервом в теле, как звуки.

Смотрите статью о  Истории создания нейрофона.

Чтобы узнать человека в лицо, нужна всего одна извилина?
BBC News
Американские ученые Гэлит Йовэл (Galit Yovel) и Нэнси Кэнуишер (Nancy Kanwisher) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) выяснили, каким образом происходит узнавание лиц людей. За этот процесс, по их данным, отвечает веретенообразная извилина (fusiform area), расположенная на нижней поверхности височной доли головного мозга.В исследовании принимали участие несколько добровольцев, которым по очереди показывали ряд картинок. На одних были изображены лица, на других - дома. Лица отличались расположением черт, а дома - расположением окон, дверей и прочих деталей. Испытуемым давали возможность рассмотреть иллюстрации, регистрируя тем временем активность их мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ).
Судя по показаниям фМРТ, веретенообразная извилина активизировалась только, когда испытуемый рассматривал лица, и оставалась "равнодушной" к домам. Дополнительно в ходе эксперимента ученые обнаружили, что головной мозг распознает лицо в целом, а не отдельные его черты, как считалось ранее.
Между тем доктор Роберто Калдара (Roberto Caldara) из Университета Глазго (University of Glasgow) отмечает, что за такой сложный процесс, как узнавание лиц не может отвечать всего одна область мозга.

В мозгу лежит онлайновая карта тела
26.07.05. elementy.ru
Мозг человека хранит и постоянно обновляет «телеметрическую информацию» о состоянии тела своего хозяина. Возможно, именно с неправильной работой этой системы связаны разнообразные нервные и психические расстройства.
В своем эксперименте ученые из Института когнитивной неврологии при Университетском колледже Лондона исследовали механизм, с помощью которого мозг получает и хранит информацию о положении тела в пространстве (именно благодаря этой системе человек может почесать указательным пальцем правой руки мизинец левой, держа руки за спиной). Для этого, как сообщается в пресс-релизе Университетского колледжа Лондона, была привлечена группа добровольцев, на которой и проводились опыты.
Чтобы ввести мозг в заблуждение, исследователи использовали метод вибрационного раздражения, вызывающий любопытные тактильные иллюзии. В частности, раздражение сухожилий, с помощью которых крепится к кости двуглавая мышца, вызывало у подопытных иллюзию локтя, уходящего в сторону от тела, хотя рука оставалась неподвижной. Если же участник эксперимента держал в этот момент свой указательный палец левой руки пальцами правой, у него развивалась иллюзия «удлиняющегося» указательного пальца.
Затем был исследован механизм «калибровки» тактильной системы. Для этого были использованы две пары металлических прутьев, которыми экспериментаторы касались пальцев и лба добровольца. Испытуемому предлагалось сравнить расстояние между концами прутьев в первом и втором случае относительно друг друга. В случае с воображаемым «удлинением» пальцев было отмечено неправильное определение расстояния: дистанция между концами прутьев, касающихся пальцев, как правило, завышалась. То есть мозг, как выразился по этому поводу профессор Патрик Хаггард (Patrick Haggard), «вынужден постоянно комбинировать информацию, приходящую от разных органов чувств, чтобы создать непротиворечивую карту тела своего хозяина».
О том, что в мозгу хранится долговременный образ тела, который постепенно эволюционирует по мере того, как тело достигает своего взрослого размера, ученые узнали уже достаточно давно. Но о существовании постоянно обновляющейся кратковременной карты, когда мозг принимает в расчет и стимулы, получаемые при перемене одежды или при прикосновении к объектам окружающего мира, они узнали только сейчас.
«В норме мы воспринимаем тело как логически необходимую предпосылку нашей умственной деятельности. Однако у больных с психическими отклонениями эта система может быть разбалансирована, и они чувствуют свое тело совсем не так, — говорит профессор Хаггард. — Мы надеемся, что наше открытие поможет понять, как мозг последовательно воссоздает «карту тела» на основании чувственных стимулов, которые он получает, и как этот процесс может нарушаться».

Эксперимент, создающий иллюзию похудения
29.11.05. Inopressa
Через несколько секунд участники экспериментов чувствуют, что их талии начинают уменьшаться... Если бы это было реальностью, это было бы огромным достижением в борьбе с лишним весом. Но это ощущение лишь иллюзия, созданная учеными, которые хотели понять, как мозг создает образ тела, влияя на восприятие людьми собственного размера и формы.
Ученые во главе с д-ром Хенриком Эрссоном из лондонского Университетского колледжа заставили 17 человек почувствовать, что они худеют, снабдив их приборами, заставлявшими сухожилия запястий создавать ощущение, что руки движутся внутрь.
Участникам эксперимента завязывали глаза, они клали руки на пояс, после чего включались приборы. При этом сканер измерял активность разных отделов мозга. У участников эксперимента ощущение движения запястий внутрь было настолько сильным, что они чувствовали, как их талии уменьшаются. Результаты исследования публикует сегодня журнал Public Library of Science Biology (www.plosbiology.org).
Метод является вариацией на тему "иллюзии Пиноккио", эксперимента, проведенного в 1988 году Джеймсом Лакнером из Университета Брандиса. В ходе эксперимента стимуляция сухожилий запястий заставляла участников, касавшихся своих носов, думать, что носы у них растут.
Эрссон сказал, что испробовал эти фокусы на себе. "Это очень забавное ощущение, – заявил он. – Нос – мое любимое. Действительно чувствуешь, что нос становится длиннее, и начинаешь смеяться".
Когда люди впервые испытывают иллюзию, "их это удивляет и поражает", добавил он.
"Иллюзия возникает в результате конфликта между ощущениями, – сказал Эрссон, пояснив, что запястья чувствуют движение, а ладони, лежащие на талии, нет. – Мозг должен интерпретировать противоречивую сенсорную информацию. Мозг терпеть не может двусмысленность. Он всегда пытается найти объяснение".
Иллюзию испытывают не все, добавил он. Некоторые ничего не чувствуют.
Смыслом эксперимента было использование иллюзии как инструмента, заставляющего мозг изменить свое восприятие размера тела, а ученые могли использовать сканер в качестве шпиона, следящего за процессом умственной деятельности. Подобная попытка найти первопричину формирования образа тела была предпринята впервые, сказал Эрссон.
"Это забытое ощущение, – заявил он. – Мы знаем о прикосновении, боли, позе, но ощущение размеров частей тела – это тайна. Рецепторов кожи или мышц, которые сообщали бы мозгу о размерах частей тела, не существует, и мозг должен сопоставлять разные сигналы".
По его словам, исследование может пролить свет на анорексию, при которой человек худеет и все равно считает себя толстым. Когда таким людям показывают образы тела на экране и просят установить соответствие с собственными размерами, они обычно создают образы намного большего размера.
"По-видимому, у них проблемы восприятия, – сказал Эрссон. – Мы не знаем, в этом ли причина анорексии, но это явно часть проблемы".
Исследование показало, что, хотя участники испытывали иллюзию уменьшения талии, у них шла активная работа в теменном участке коры мозга, обрабатывающем сенсорную информацию, полученную от других частей тела.
У людей, которые ощущали уменьшение талии сильнее, активность этого отдела мозга была самой высокой.
Лакнер заявил, что новый эксперимент имеет большое психологическое значение и доказывает, что мозг постоянно оценивает и переоценивает параметры тела.
Выводы Эрссона не удивительны, так как другие исследования показали, что люди, у которых поврежден этот отдел мозга, имеют ощущения, наводящие на мысль о том, что размеры и формы частей их тела изменились.

 1    2    3    4   оглавление   6    7