Этот сайт предназначен для тех, кто интересуется закономерностями развития человечества, управления знаниями и вопросами прогнозирования будущего

Эксперимент нейрофизиологов в помощь преподавателям иностранного языка

мозг
Ученым из Университета в результате необычного эксперимента удалось выяснить интереснейшую  подробность об особенностях восприятия человеком слов. Как выяснилось, человек запоминает новые слова не по буквам и слогам, а целостной картинкой.  Именно эта особенность позволяет людям быстро  читать и легко воспринимать информацию.

«Мы не распознаем слова, быстро проговаривая их по буквам про себя или выделяя отдельные части слова, как считали некоторые наши коллеги. На самом деле, нейроны в той небольшой части мозга, что отвечает за речь, помнят то, как выглядит слово в целом, используя особую систему, которую можно назвать «визуальным словарем», — заявил Максимилиан Ризенгубер (Maxuimilian Riesenhuber) из университета Джорджтауна (США).

Эксперимент, проведенный нейрофизиологами, заключался в следующем: 24 добровольцам было предложено «заучить» словарь, состоящий из 150 новых непонятных слов (обычные английский слова были изменены – были заменены она или несколько буквы). Во время запоминания за работой мозга участников эксперимента непрерывно наблюдали ученые с помощью модифицированного магнитно-резонансного томографа.

В результате наблюдений,  ученые поняли, какие области мозга принимают участие в запоминании новых слов и какие его участки управляют распознаванием. Так, стало ясно, что мозговые центры, отвечающие за речь,  запоминали новые слова не по буквам и слогам, а некой целостной картинкой. За восприятие слов отвечает участок мозга, расположенный   вблизи цепочки нейронов в зрительной коре, которая отвечает за распознавание лиц.

Сделанное учеными открытие значительно может повлиять на работу педагогов и лингвистов. Методики преподавания иностранных и родного языка сегодня базируются в большинстве своем на побуквенном или слоговом запоминании новых слов.

«Для людей, которые не могут учить слова фонетическим способом, запоминание всего слова целиком может быть хорошей стратегией обучения. Области мозга, которая отвечает за распознавание слов, абсолютно все равно на то, как звучит слово, она лишь обращает внимание на то, как выглядят соединенные друг с другом буквы. То, что подобная способность к обучению заложена в очень небольшом регионе мозга, является отличным примером его способности формировать новые связи и обрывать старые», — заключает Ризенгубер.

Источник: http://ria.ru/science/20150325/1054303683.html#ixzz46AHGqGB0

В Японии завершается эксперимент, способный перевернуть наши представления о продолжении рода

Первая коза
Мировая научная сенсация: японскому  профессору Есинори Кувабара впервые  удалость создать искусственную матку и вырастить в ней козленка. В ближайшее время коза должна появиться на свет.30 лет назад ЭКО позволило исключить из процесса продолжения рода мужчин, теперь пришел черед женщин.

В конце 70-х произошло знаковое событие: рождение в Лондоне  Луизы Джой Браун, (Super-Baby) —первого ребенка, зачатого методом ЭКО. После подобной сенсации  ученые озадачились следующим – нужно было найти способ  объединить два процесса в единое целое и создать некий аппарат для выращивания людей. Таким образом, об изобретении искусственной матки ученые серьезно задумались еще полвека назад. Тогда целью ее создания ставилось  поддержание жизни недоношенных детей. Кувезы для недоношенных (они появились в родильных домах в конце 70-х годов прошлого века) — первые модели искусственных маток. Они  были созданы для   имитации условий пребывания плода в амниотической жидкости в теле матери. В них была возможность  поддержания постоянной температуры и влажности воздуха (около 60 %), также кувезы снабжены системой искусственной вентиляции легких и аппаратами искусственного питания как через кровь, так и через назогастральный зонд.

В 1979 году  было сделано открытие —  искусственная вентиляция легких не панацея для  спасения жизни новорожденного. Легкие развиваются последними — только на 22–24-й неделе беременности в организме младенцев появляется сурфактант — специальное вещество, которое противодействует спадению альвеол в легких (при помощи этих крошечных пузырьков и совершается газообмен, когда кислород воздуха переходит в кровь, а углекислый газ — из крови в воздух). Таким образом,  если нет сурфактанта, то проводить вентиляцию легких не только бессмысленно, но и смертельно опасно.

В этой связи необходимо создать не только газовую среду, но и синтезировать ряд веществ, которые плод получает от матери. Так медики научились моделировать в лабораторных условиях многие процессы, происходящие внутри человека, благодаря чему появилась возможность  выхаживать 500-граммовый плод, по каким-то причинам отторгнутый материнским организмом.

Кстати,  сравнительно недавно врачам удалось совершить еще один прорыв – они спасли жизнь девочке, вес которой составлял всего лишь 450 граммов! Это произошло в Научном центре акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова.

Профессор Есинори Кувабара, заведующий кафедрой акушерства и гинекологии университета Juntendo, занимается вопросом создания искусственной матки с 1995 года. Им была изобретена «мультиматка» — маленькое устройство (2 мм в диаметре), в которое помещались до 20 яйцеклеток подопытных мышей. Все их можно было одновременно оплодотворить, и они развивались до того момента, пока не придет черед провести имплантацию зародыша в матку суррогатной матери. К сожалению тогда из-за ряда  нарушений температурного режима и кислотности окружающей среды эмбрионы часто гибли, после чего профессор Кувабара задумался, что неиспользованные яйцеклетки можно не замораживать, а давать им  возможность развиваться. В скором времени им была создана новая технология поддержания жизни зародышей. Он извлекал матки коз и помещал их в стерильные пластиковые емкости, заполненные искусственной амниотической жидкостью (околоплодными водами), в которых постоянно поддерживалась температура тела. В эти матки он помещал зародыши животных, подавая в емкости питательный «бульон».

«Мы обеспечиваем зародышам комфортные условия, имитируя естественную среду, в которой они существуют в организме животного,— цитировал слова Есинори Кувабары авторитетный журнал New Scientist.— Все эксперименты с искусственной маткой, проведенные на козах, показали, что аппарат работает более эффективно, чем обычное искусственное оплодотворение ЭКО, и больше половины эмбрионов в нем вырастают здоровыми».

Однако, все эксперименты ждали неудачи: все зародыши гибли на самых различных стадиях. Тем не менее, за годы многочисленных экспериментов японцам удалось до совершенства отточить приемы поддержания жизни в искусственных матках,  были изобретены и полимеры, способные заменить натуральные ткани, но пока об этих искусственных материалах японцы предпочитают не распространяться, справедливо опасаясь, что любое неосторожное слово будет тут же услышано и использовано конкурентами.

На сегодняшний день мы видим мировую гонку  за право создания технологии искусственного выращивания людей. Но даже если эксперимент Есинори Кувабары аналогично предыдущим не увенчается успехом, , то объединенными усилиями ученых мира искусственная матка так или иначе появится, причем в течение ближайших двух-трех лет.

Крайне неприятно осознавать тот факт, что в России подобные эксперименты не проводятся. И это при том, что в свое время советские ученые из Института акушерства и гинекологии АМН СССР сделали немало фундаментальных открытий в области антенатальной терапии (то есть лечения плода до его рождения). Сегодняшняя же российская наука не в состоянии осваивать столь высокие технологии.

 

На сегодняшний день у подобных технологий в мире не ставится цель по созданию нового поколения «искусственно» выращенных людей. Все цели, куда более прозаичны: помочь иметь собственных детей женщинам с патологиями матки, снизить младенческую смертность, причиной которой являются наследственные патологии.

Другая область применения новых биотехнологий — фетальная хирургия. Это операции на зародышах человека, которые хирурги — ради дородового излечения младенца от пороков сердца — проводят прямо в материнской утробе. Зачастую эти операции очень опасны для жизни не только младенца, но и матери. Теперь же риск можно значительно снизить, поместив малыша в искусственную утробу.
Без сомнений – подобное открытие расширяет перспективы не только в области медицины. Несколько  лет назад директор Музея мамонта СВФУ Семен Григорьев из Якутии делился своими планами о возрождении мамонтов. Требовалось для этого совсем немного — найти живые клетки с ДНК мамонта, причем генокод мамонта был уже вычислен по останкам шерсти. И найти слониху подходящих размеров для вынашивания мамонтенка. Правда, сетовал ученый, в этом случае это будет уже не чистокровный мамонт, а полукровка, «слономамонт». Но вот благодаря искусственной матке можно вырастить хоть мамонта, хоть древнего гигантского мастодонта.

Вернуть удастся не только мамонтов, но и другие исчезнувшие виды фауны. Например, стеллерова корова — гигантское водное млекопитающее, истребленное в XVIII веке охотниками Командорских островов. Или сумчатый тасманийский волк, обитавший некогда в Австралии.

Впрочем, гораздо интереснее генным инженерам будет конструировать новые виды — в биологии такие животные называются химерами. Рано или поздно реконструкции подвергнется и сам человек. Мир неумолимо приближается к рубежу, за которым само воспроизводство человека в искусственных условиях станет просто технологией и бизнесом.

Источник: http://earth-chronicles.ru/news/2014-03-23-62062

Недооцененный потенциал человеческого мозга

По данным недавних исследований ученых из Института биологических исследований Солка в США, человеческий мозг может вместить в себя примерно в 10 раз больше информации, чем считалось раньше, – несколько петабайт данных, чего должно хватить, чтобы вместить почти весь текущий контент интернета.

человеческий мозг

Как объясняет Седжновски, на сегодняшний день  ученые считают, что наши воспоминания содержатся в обособленной части мозга —  гиппокампе. Вся память содержится в нем  как в виде электрических импульсов, передаваемых от одного нейрона к другому, так и в виде химических сигналов, которыми нервные клетки обмениваются друг с другом.

Ученым удалось понять, как работают нейроны гиппокампа, центра памяти, — как им удается сочетать низкий уровень энергопотребления с высокой производительностью.

Исследователями была проведена сложнейшая работа по  созданию 3D-реконструкции ткани гиппокампа, отвечающего за хранение кратковременной памяти (как оперативная память у компьютера) и неожиданно  они совершили прорыв в нейрофизиологиии. Оказалось, что синапсы – места контакта между двумя нейронами – были продублированы в 10% случаев! В то же время, синапсы, связывающие нейрон с другими клетками, обладали иными размерами, что позволило исследователям определить «емкость» единичного нейрона, подсчитав типичное число синапсов разных размеров на каждой нервной клетке в гиппокампе

Как удалось выяснить в ходе эксперимента, нейроны включают в себя достаточно много синапсов различных размеров – 26 типов нервных окончаний, которые  различались  по объему от ближайших к нему по размерам синапсов ровно на 8,3%. Это означает на языке вычислительных устройств, что каждый синапс хранит в себе приблизительно 4,7 бита информации (26 = 2^4,7).

Каков же механизм работы памяти? Синапсы передают информацию с некоторой вероятностью, уровень которой ученые оценивают примерно в 60 процентов. Надежность поставки обеспечивается многократной передачей сигналов и специальной системой «автокалибровки» синапсов – изменение размеров синапсов в большую или в меньшую сторону в зависимости от специфики запросов каждые две минуты.

Благодаря столь неожиданно большому значению гиппокамп человека, способен хранить в себе на порядок больше информации, чем считали ученые ранее, – около 5-20 петабайт данных.

Полученные результаты в очередной раз повышают  статус мозга в качестве наиболее эффективного вычислительного устройства –  имея потребление энергии порядка 20 ватт, нервная система человека оперирует объемами данных, недоступными для современных суперкомпьютеров. Совершенное открытие должно вдохновить ученых на попытку воспроизвести эти свойства мозга в сверхэффективных вычислительных приборах.

Источники: http://ria.ru/science/20160121/1362817951.html#ixzz3xwA6W0AH
https://elifesciences.org/articles/10778#listing

Thanks: Maketnw