МРТ мертвого кальмара
В журнале iScience вышла статья о коннектоме кальмара, полученном с помощью МРТ - это первое подобное исследование. Увы, кальмар был мертвый, но в отличие от небезызвестной работы с мертвым лососем, тут использовали не функциональную МРТ, а диффузионную, для отслеживания волокон, соединяющих разные участки мозга. Я кстати не знаю точно, почему запихнуть цефалоподу в сканнер это такая сложность.
Из интересного - у кальмара подтвердили ретинотопическую организацию зрительной системы - это значит, что относительное расположение предметов в пространстве сохраняется на сетчатке м так же обрабатывается дальше в мозге - соседствующие участки пространства анализируются соседними участками мозга. А ещё попытались найти нейронные пути, ответственные за координацию зрения и камуфляжа - быстрого изменения окраски животного. И конечно же, мозг кальмара и других цефалопод устроен довольно сложно (как сообщают популярные СМИ, мозг кальмара не проще мозга собаки), но это мы, любители головоногих, итак знаем, так как однажды они захватят наш бренный мир.
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30562-0?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2589004219305620%3Fshowall%3Dtrue
В журнале iScience вышла статья о коннектоме кальмара, полученном с помощью МРТ - это первое подобное исследование. Увы, кальмар был мертвый, но в отличие от небезызвестной работы с мертвым лососем, тут использовали не функциональную МРТ, а диффузионную, для отслеживания волокон, соединяющих разные участки мозга. Я кстати не знаю точно, почему запихнуть цефалоподу в сканнер это такая сложность.
Из интересного - у кальмара подтвердили ретинотопическую организацию зрительной системы - это значит, что относительное расположение предметов в пространстве сохраняется на сетчатке м так же обрабатывается дальше в мозге - соседствующие участки пространства анализируются соседними участками мозга. А ещё попытались найти нейронные пути, ответственные за координацию зрения и камуфляжа - быстрого изменения окраски животного. И конечно же, мозг кальмара и других цефалопод устроен довольно сложно (как сообщают популярные СМИ, мозг кальмара не проще мозга собаки), но это мы, любители головоногих, итак знаем, так как однажды они захватят наш бренный мир.
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30562-0?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2589004219305620%3Fshowall%3Dtrue
Связь консолидации памяти со сном - тема мутная, в которой сам черт ногу сломит. Я только вернулась с недельного воркшопа в Париже, где мы это все очень много обсуждали, а мне особенно было интересно, почему такая путаница с тем, когда происходит консолидация - в фазу быстрого или медленного сна.
Так вот, всплыла такая байка: в ранние годы, примерно в 70ые, роль консолидации почему-то упорно приписываи быстрому сну (=REM, это когда теряется мышечный тон, быстро движутся глаза, а активность мозга напоминает бодрствование). Умные ученые (даже не хочу знать, кто именно), придумали установку Flowerpot, то есть цветочный горшок, для тестирования этой гипотезы: горшок с маленькой поверностью переворачивали и ставили в воду, а на горшок громоздили крысу, которой там было тесновато и страшно, но приходилось привыкать. Через некоторое время крыса даже засыпала (nonRem, или медленный сон, всегда наступает в начале). Крыса мирно спала медленным сном несколько минут, потом ее мозг переключался в быстрый сон, мышечный тон терялся, и из-за этого крыса с маленькой поверхности горшка плюхалась в воду. Потом она могла выбраться и снова вздремнуть медленным сном, пока снова не падала в воду. И это называлось техникой депривации быстрого сна, а быстрому сну приписывалась функция консолидации памяти, так как при депривации такого сна память у крысы нарушалась.
Ну что сказать, это дичь, ребята. Назвать такой эксперимент депривацией быстрого сна, а не пыткой и депривацией любого сна, очень сложно. К этому еще можно добавить ужасный страх и стресс у крыс. Какое им вообще дело до консолидации памяти в таком состоянии?!? Ну и к тому же у нас цикл медленный + быстрый сон длится 90 минут, а у грызунов - всего 10, это означает, что для их памяти может быть важен сам переход одного сна в другой.
p.s. увидела какой-то протокол иранской лабы по этой методике, так они там воду подогревают до 22 градусов, ну молодцы какие, что тут еще скажешь
Взгляните на это орудие пыток:
https://en.wikipedia.org/wiki/Flowerpot_technique#/media/File:Sleep-deprivation-flowerpot-technique-jepoirrier.jpg
Так вот, всплыла такая байка: в ранние годы, примерно в 70ые, роль консолидации почему-то упорно приписываи быстрому сну (=REM, это когда теряется мышечный тон, быстро движутся глаза, а активность мозга напоминает бодрствование). Умные ученые (даже не хочу знать, кто именно), придумали установку Flowerpot, то есть цветочный горшок, для тестирования этой гипотезы: горшок с маленькой поверностью переворачивали и ставили в воду, а на горшок громоздили крысу, которой там было тесновато и страшно, но приходилось привыкать. Через некоторое время крыса даже засыпала (nonRem, или медленный сон, всегда наступает в начале). Крыса мирно спала медленным сном несколько минут, потом ее мозг переключался в быстрый сон, мышечный тон терялся, и из-за этого крыса с маленькой поверхности горшка плюхалась в воду. Потом она могла выбраться и снова вздремнуть медленным сном, пока снова не падала в воду. И это называлось техникой депривации быстрого сна, а быстрому сну приписывалась функция консолидации памяти, так как при депривации такого сна память у крысы нарушалась.
Ну что сказать, это дичь, ребята. Назвать такой эксперимент депривацией быстрого сна, а не пыткой и депривацией любого сна, очень сложно. К этому еще можно добавить ужасный страх и стресс у крыс. Какое им вообще дело до консолидации памяти в таком состоянии?!? Ну и к тому же у нас цикл медленный + быстрый сон длится 90 минут, а у грызунов - всего 10, это означает, что для их памяти может быть важен сам переход одного сна в другой.
p.s. увидела какой-то протокол иранской лабы по этой методике, так они там воду подогревают до 22 градусов, ну молодцы какие, что тут еще скажешь
Взгляните на это орудие пыток:
https://en.wikipedia.org/wiki/Flowerpot_technique#/media/File:Sleep-deprivation-flowerpot-technique-jepoirrier.jpg
Wikipedia
Flowerpot technique
animal testing technique
Онлайн стрим конференции Dimensionality reduction & Population Dynamics in Neural data
Начался стрим довольно крутой конференции с фокусом в computational neuroscience, лекции будут продолжаться до пятницы. Очень много про нахождение hidden structures в данных активности нейронов, про манифолды и все такое - как человек, который пытается сейчас въехать в эту тему могу ответственно сказать, что она довольно новая и информации по ней не так много.
Расписание:
https://indico.fysik.su.se/event/6818/timetable/#20200211
Трансляция:
https://video.ibm.com/channel/FHvZK3f33W6
Начался стрим довольно крутой конференции с фокусом в computational neuroscience, лекции будут продолжаться до пятницы. Очень много про нахождение hidden structures в данных активности нейронов, про манифолды и все такое - как человек, который пытается сейчас въехать в эту тему могу ответственно сказать, что она довольно новая и информации по ней не так много.
Расписание:
https://indico.fysik.su.se/event/6818/timetable/#20200211
Трансляция:
https://video.ibm.com/channel/FHvZK3f33W6
Agenda (Indico)
Dimensionality Reduction and Population Dynamics in Neural Data
The brain represents and processes information through the activity of many neurons whose firing patterns are correlated with each other in non-trivial ways. These correlations, in general, imply that the activity of a population of neurons involved in a…
Как выглядит работа мозга
Сейчас я вам покажу две картинки того, чем занимается мозг в разных состояниях. Внизу - мозг мыши. Картинка - это самый простой raster plot, где по оси х время, а по y - разные нейроны. Точки на графике - это потенциалы действия каждого нейрона. Всего на картинке показана активность почти 700 нейронов из разных отделов мозга на протяжении 10 секунд. Все эти отделы так или иначе связаны со зрением (первичная и вторичная зрительная кора), кроме CA1 в гиппокампе (отделы показаны разными цветами). Это такой обширный снэпшот того, что делают нейроны, пока мышь ничем особым не занята. Она может спокойно себе сидеть, бегать, чистить мордочку или что-нибудь подобное, без активных визуальных стимулов.
В глаза сразу бросается, что активность нейронов сильно отличается. На первой картинке она более менее равномерная, а на второй можно видеть паттерны. Так вот разница только в том, что на первой картинке мыша бегает, а на второй отдыхает и сидит спокойно. То, что видно на второй картинке, называется UP and DOWN states - периоды активности и глобальной тишины. И в такой бимодальный режим мозг впадает либо во время медленного сна, либо в спокойном бодрствовании. Что это за паттерны мы не знаем. Как они генерируются - не знаем. Что собой представляют и зачем нужны - тоже не знаем. И обратите внимание что это всё отделы, связанные со зрением, при этом активность в них значительно разнится, даже если с самим зрением абсолютно ничего интересного не происходит. Мой проект вот как раз об этих паттернах.
Данные не мои, а Института Аллена, но картиночки сделала я. Смотреть на них - одно удовольствие, прям чувствуешь, что перед тобой что-то интересное и не особо понятное текущей нейробиологии. Я бы могла рассказать кучу деталей про то, что нейробиолог видит на этих картинках, но это и не нужно. Вся картинка целиком выглядит достаточно захватывающе. Ух, вот так вот и выглядит то, как работает мозг. 🔽
Сейчас я вам покажу две картинки того, чем занимается мозг в разных состояниях. Внизу - мозг мыши. Картинка - это самый простой raster plot, где по оси х время, а по y - разные нейроны. Точки на графике - это потенциалы действия каждого нейрона. Всего на картинке показана активность почти 700 нейронов из разных отделов мозга на протяжении 10 секунд. Все эти отделы так или иначе связаны со зрением (первичная и вторичная зрительная кора), кроме CA1 в гиппокампе (отделы показаны разными цветами). Это такой обширный снэпшот того, что делают нейроны, пока мышь ничем особым не занята. Она может спокойно себе сидеть, бегать, чистить мордочку или что-нибудь подобное, без активных визуальных стимулов.
В глаза сразу бросается, что активность нейронов сильно отличается. На первой картинке она более менее равномерная, а на второй можно видеть паттерны. Так вот разница только в том, что на первой картинке мыша бегает, а на второй отдыхает и сидит спокойно. То, что видно на второй картинке, называется UP and DOWN states - периоды активности и глобальной тишины. И в такой бимодальный режим мозг впадает либо во время медленного сна, либо в спокойном бодрствовании. Что это за паттерны мы не знаем. Как они генерируются - не знаем. Что собой представляют и зачем нужны - тоже не знаем. И обратите внимание что это всё отделы, связанные со зрением, при этом активность в них значительно разнится, даже если с самим зрением абсолютно ничего интересного не происходит. Мой проект вот как раз об этих паттернах.
Данные не мои, а Института Аллена, но картиночки сделала я. Смотреть на них - одно удовольствие, прям чувствуешь, что перед тобой что-то интересное и не особо понятное текущей нейробиологии. Я бы могла рассказать кучу деталей про то, что нейробиолог видит на этих картинках, но это и не нужно. Вся картинка целиком выглядит достаточно захватывающе. Ух, вот так вот и выглядит то, как работает мозг. 🔽
Внутримозговые электроды у людей
В момент прокрастинации на работе меня озаботил вопрос о том, как электроды вставляются в мозг человека и как это все потом выглядит. У мышей и обезьян я уже все видела, а у людей - нет.
Людям требуются интракраниальные электроды в исключительных случаях, таких как эпилепсия, которая не лечится никакими лекарствами, и тогда врачи могут принять решение удалить очаг инициации эпилептогенной активности. Но для этого очаг надо сначала найти, и врачам нужно как можно больше рассредоточить электроды в мозге, чтобы локализоваать очаг. Это называется StereoElectroEncephaloGraphy (sEEG) как раз потому, что пытается охватить как можно больший объем мозга. Так вот, обычно имплантируются 8-13 глубинных электродов (22 максмимум) длиной в несколько сантиметров, у каждого электрода - 4-18 сайтов для записи активности. Техник имплантаций - целая куча, включая роботов и МРТ прям по ходу операции.
Для каждого электрода в черепе сверлится отдельная дырка (burr hole), потом убирается дура (оболочка мозга), вводится электрод и закрепляется с помощью чего-то, напоминающего болт. Шнур остается торчать наружу (внизу - картинка как это выглядит). Далее, я подозреваю, пациент носит что-то наподобии шапки, провода собраны в пучок. Запись активности может производится около недели, в течении которой пациент может заодно поделать что-нибудь прикольное для науки (и с удовольствием делает, потому что сидеть в больнице с проводами, торчащими из головы - очень скучно).
Меня довольно поразили две штуки:
1) основные риски - внутримозговое кровоизлияние и внутричерепная инфекция, и вероятность каждого - по проценту (1% и 0.8%). Ну и гэмблинг
2) В одной из статей указывалась точность введения электродов по отношению к цели - overall target
point accuracy was 3.2 mm +- 2.2 (range, 0-8.6 mm). Больше 3 мм в среднем это дофига! Не знала, что в человеческий мозг можно ширять штуки с такой "точностью"!
https://www.frontiersin.org/files/Articles/417883/fnins-13-00715-HTML/image_m/fnins-13-00715-g001.jpg
Статьи, которые я посмотрела:
http://dx.doi.org/10.1016/j.wneu.2016.06.114
doi: 10.2176/nmc.ra.2017-0008
https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00715
В момент прокрастинации на работе меня озаботил вопрос о том, как электроды вставляются в мозг человека и как это все потом выглядит. У мышей и обезьян я уже все видела, а у людей - нет.
Людям требуются интракраниальные электроды в исключительных случаях, таких как эпилепсия, которая не лечится никакими лекарствами, и тогда врачи могут принять решение удалить очаг инициации эпилептогенной активности. Но для этого очаг надо сначала найти, и врачам нужно как можно больше рассредоточить электроды в мозге, чтобы локализоваать очаг. Это называется StereoElectroEncephaloGraphy (sEEG) как раз потому, что пытается охватить как можно больший объем мозга. Так вот, обычно имплантируются 8-13 глубинных электродов (22 максмимум) длиной в несколько сантиметров, у каждого электрода - 4-18 сайтов для записи активности. Техник имплантаций - целая куча, включая роботов и МРТ прям по ходу операции.
Для каждого электрода в черепе сверлится отдельная дырка (burr hole), потом убирается дура (оболочка мозга), вводится электрод и закрепляется с помощью чего-то, напоминающего болт. Шнур остается торчать наружу (внизу - картинка как это выглядит). Далее, я подозреваю, пациент носит что-то наподобии шапки, провода собраны в пучок. Запись активности может производится около недели, в течении которой пациент может заодно поделать что-нибудь прикольное для науки (и с удовольствием делает, потому что сидеть в больнице с проводами, торчащими из головы - очень скучно).
Меня довольно поразили две штуки:
1) основные риски - внутримозговое кровоизлияние и внутричерепная инфекция, и вероятность каждого - по проценту (1% и 0.8%). Ну и гэмблинг
2) В одной из статей указывалась точность введения электродов по отношению к цели - overall target
point accuracy was 3.2 mm +- 2.2 (range, 0-8.6 mm). Больше 3 мм в среднем это дофига! Не знала, что в человеческий мозг можно ширять штуки с такой "точностью"!
https://www.frontiersin.org/files/Articles/417883/fnins-13-00715-HTML/image_m/fnins-13-00715-g001.jpg
Статьи, которые я посмотрела:
http://dx.doi.org/10.1016/j.wneu.2016.06.114
doi: 10.2176/nmc.ra.2017-0008
https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00715
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
А у меня, моей лабы и Блю арракиса сегодня праздник! Первый тест нейропикселей с 🐁 прошел успешно, хоть сопутствующих проблем ещё хоть лопатой разгребай 🎉
И снова залипание в Кванте, которая сделала очень красивую и интерактивную карту математики!
https://www.quantamagazine.org/the-map-of-mathematics-20200213/
Мне конечно до ее понимания еще как до Луны, но там есть довольно интересные заметки и пояснения про то, что такое манифолд и с какими проблемами математики сталкиваются, изучая его. Манифолд, если что, это новое buzzword в нейробиологии теперь!
https://www.quantamagazine.org/the-map-of-mathematics-20200213/
Мне конечно до ее понимания еще как до Луны, но там есть довольно интересные заметки и пояснения про то, что такое манифолд и с какими проблемами математики сталкиваются, изучая его. Манифолд, если что, это новое buzzword в нейробиологии теперь!
Quanta Magazine
The Map of Mathematics | Quanta Magazine
Explore our surprisingly simple, absurdly ambitious and necessarily incomplete guide to the boundless mathematical universe.
Forwarded from don't panic!
Наверное, многие слышали про депрессивный реализм, про глупую идею, что люди в депрессивном состоянии смотрят на мир объективно, воспринимают реальность такой, какая она есть на самом деле – в отличие от людей без депрессии, которые постоянно ходят в ментальных розовых очках.
На самом деле ДР возник на основе исследования 79-го года, где подопытные должны были нажимать на кнопку, а потом видели мерцающий лампочку. Задачей испытуемого было понять, связаны ли каким-то образом эти два действия, т.е. заставляет ли кнопка мерцать лампочку. Подопытные, не имеющие депрессии, переоценивали эту связь, думали, что их действия сильнее влияли на мигание лампочки, чем было на самом деле. Люди же с расстройством настроения давали более точные оценки: верно оценивали, когда связь была, когда она была слабой и когда ее не было вовсе.
Также есть исследования Нила Гаррета (по ссылке), где показали, что люди в депрессии с большей точностью меняют оценки вероятности негативных событий, когда им дают новую информацию.
Оба этих эксперимента показывают только небольшую часть когнитивной машинерии, делать по ним предположения, что кто-то объективнее смотрит на реальность – ужасное упрощение. Тем более сама депрессия связана в той или иной степени с большим числом когнитивных искажений. Начиная от негативного искажения внимания, продолжая странными способами вспоминания автобиографических событий и заканчивая, например, тем, что при депрессии хуже распознаются эмоции на лице собеседника. В первую очередь эмоции положительные.
В общем, неверно говорить, что кто-то может глядеть на мир и ощущать его первозданный, незамутненный самообманом ужас.
https://imperfectcognitions.blogspot.com/2016/03/are-depressed-patients-more-realistic.html?m=1
На самом деле ДР возник на основе исследования 79-го года, где подопытные должны были нажимать на кнопку, а потом видели мерцающий лампочку. Задачей испытуемого было понять, связаны ли каким-то образом эти два действия, т.е. заставляет ли кнопка мерцать лампочку. Подопытные, не имеющие депрессии, переоценивали эту связь, думали, что их действия сильнее влияли на мигание лампочки, чем было на самом деле. Люди же с расстройством настроения давали более точные оценки: верно оценивали, когда связь была, когда она была слабой и когда ее не было вовсе.
Также есть исследования Нила Гаррета (по ссылке), где показали, что люди в депрессии с большей точностью меняют оценки вероятности негативных событий, когда им дают новую информацию.
Оба этих эксперимента показывают только небольшую часть когнитивной машинерии, делать по ним предположения, что кто-то объективнее смотрит на реальность – ужасное упрощение. Тем более сама депрессия связана в той или иной степени с большим числом когнитивных искажений. Начиная от негативного искажения внимания, продолжая странными способами вспоминания автобиографических событий и заканчивая, например, тем, что при депрессии хуже распознаются эмоции на лице собеседника. В первую очередь эмоции положительные.
В общем, неверно говорить, что кто-то может глядеть на мир и ощущать его первозданный, незамутненный самообманом ужас.
https://imperfectcognitions.blogspot.com/2016/03/are-depressed-patients-more-realistic.html?m=1
Blogspot
Are People with Depression more Realistic?
A blog about imperfect cognitions, such as delusional beliefs, distorted memories, confabulatory explanations, and implicit biases.
Replay во время формирования и извлечения памяти
Я тут собираюсь рассказать про крутую статью из Science, но сначала я пожалуюсь, какой же кривой русский научный язык. Я понятия не имею как красиво перевести replay, memory retrieval и прочие штуки, поэтому replay так и останется, а retrieval пусть будет "извлечением" памяти.
Так вот, давно известна такая штука, как hippocampal replay, когда грузыны весь день бегают по лабиринту, у них записывают активность нейронов в гиппокампе, а потом, когда грызун спит, оказывается, что нейроны, которые были активны по время исследования лабиринта, активируются во время сна в таком же порядке, как бы "проигрывая" моменты бодрствования. И считается, что так кодируется информация о пространстве в гиппокампе.
Вот в Science вышла статья об этом же явлении - replay - но только у людей и во время задания с участием памяти, а не ориентации в пространстве. Первое уже само по себе круто, потому что я не уверена, что replay до этого был убедительно показан на людях, а не на грызунах. Задание с участием памяти это тоже что-то новое. Испытуемым показывали два слова и просили их запомнить (ассоциативная вербальная память), а потом предъявляли одно слово, а испытуемый должен был назвать второе. Отдельные нейроны записывали в anterior temporal lobe, что кстати говоря кора головного мозга, а не гиппокампус, что тоже интересно. Аnterior temporal lobe считается ассоциированной с семантической памятью. И вот во время предъявления слов и после этого (формирование памяти) нейроны были активны в определенном порядке, и этот порядок специфичен для каждой пары слов. А главное, что во время формирования памяти нейроны для каждой пары слов продолжали проигрывать свой особый и упорядоченный паттерн. Но еще круче то, что во время memory retrieval, то есть во время извлечения памяти, когда нужно было назвать второе слово, нейроны снова проигрывали паттерн, характерный для этой пары слов, но только тогда, когда испытуемый правильно запоминал слово. А когда он не запоминал пару слов или запоминал неверную ассоциацию, порядок активности нейронов - replay pattern - был не похож на изначальный.
То есть главные выводы этой статьи:
1) То, что каждый эпизод вербальной памяти - двух ассоциированных слов - сопровождается специфическим паттерном (порядком) активности нейронов, который продолжает воспроизводиться во время запоминания и извлечения памяти
2) То, что этот паттерн сохраняет наибольшую похожесть только при правильном запоминании, и тут можно сколько угодно рассуждать, что причина, а что следствие, но ответа на этот вопрос пока нет
А еще круто то, что исследование на людях и то что оно связано с памятью, которую можно протестировать моментально и непосредственно, потому что с грызунами, которые бегают полдня, а потом спят полдня, выковырять из данных эти фрагменты replay не так то просто и они как правило сопровождаются кучей сопутствующей нейронной активности, которая черт знает что означает.
Интересный момент тут в том, что у грызунов есть еще reversed replay, когда активность проигрывается в том же, но инвертированном порядке, что может быть полезно для пространственной ориентации и памяти, а в этом задании на вербальную память у людей обратного проигрывания не нашли. А еще во время сна паттерн активности нейронов у грызунов проигрывается в таком же порядке, но сжато - почти в 100 раз быстрее дневной активности. Роль этого не совсем понятна, и в нынешней статье у людей этого тоже не нашли, но их данные во время сна не анализировали. Радостно, что тема replay постепенно расширяется на другие организмы и модальности, тут куча всего, о чем можно поразмыслить
Наконец, в статье есть еще некоторые манипуляции с sharp wave ripples и анализ взаимосвязи replay и sharp wave ripples, но он хромает на обе ноги, так что комментировать его я даже не буду. Статья заслуженно отправилась в Science за то, про что я рассказала выше ^^
https://science.sciencemag.org/content/sci/367/6482/1131.full.pdf?casa_token=V2gvA5bpmbwAAAAA:XVgC0NJ6LRsJbEgzan8Jp7AMkfouAOD28wI7mvr4lM227OMV1CuQr14tmsM7287vf9-4reWhB_twlyF9
Я тут собираюсь рассказать про крутую статью из Science, но сначала я пожалуюсь, какой же кривой русский научный язык. Я понятия не имею как красиво перевести replay, memory retrieval и прочие штуки, поэтому replay так и останется, а retrieval пусть будет "извлечением" памяти.
Так вот, давно известна такая штука, как hippocampal replay, когда грузыны весь день бегают по лабиринту, у них записывают активность нейронов в гиппокампе, а потом, когда грызун спит, оказывается, что нейроны, которые были активны по время исследования лабиринта, активируются во время сна в таком же порядке, как бы "проигрывая" моменты бодрствования. И считается, что так кодируется информация о пространстве в гиппокампе.
Вот в Science вышла статья об этом же явлении - replay - но только у людей и во время задания с участием памяти, а не ориентации в пространстве. Первое уже само по себе круто, потому что я не уверена, что replay до этого был убедительно показан на людях, а не на грызунах. Задание с участием памяти это тоже что-то новое. Испытуемым показывали два слова и просили их запомнить (ассоциативная вербальная память), а потом предъявляли одно слово, а испытуемый должен был назвать второе. Отдельные нейроны записывали в anterior temporal lobe, что кстати говоря кора головного мозга, а не гиппокампус, что тоже интересно. Аnterior temporal lobe считается ассоциированной с семантической памятью. И вот во время предъявления слов и после этого (формирование памяти) нейроны были активны в определенном порядке, и этот порядок специфичен для каждой пары слов. А главное, что во время формирования памяти нейроны для каждой пары слов продолжали проигрывать свой особый и упорядоченный паттерн. Но еще круче то, что во время memory retrieval, то есть во время извлечения памяти, когда нужно было назвать второе слово, нейроны снова проигрывали паттерн, характерный для этой пары слов, но только тогда, когда испытуемый правильно запоминал слово. А когда он не запоминал пару слов или запоминал неверную ассоциацию, порядок активности нейронов - replay pattern - был не похож на изначальный.
То есть главные выводы этой статьи:
1) То, что каждый эпизод вербальной памяти - двух ассоциированных слов - сопровождается специфическим паттерном (порядком) активности нейронов, который продолжает воспроизводиться во время запоминания и извлечения памяти
2) То, что этот паттерн сохраняет наибольшую похожесть только при правильном запоминании, и тут можно сколько угодно рассуждать, что причина, а что следствие, но ответа на этот вопрос пока нет
А еще круто то, что исследование на людях и то что оно связано с памятью, которую можно протестировать моментально и непосредственно, потому что с грызунами, которые бегают полдня, а потом спят полдня, выковырять из данных эти фрагменты replay не так то просто и они как правило сопровождаются кучей сопутствующей нейронной активности, которая черт знает что означает.
Интересный момент тут в том, что у грызунов есть еще reversed replay, когда активность проигрывается в том же, но инвертированном порядке, что может быть полезно для пространственной ориентации и памяти, а в этом задании на вербальную память у людей обратного проигрывания не нашли. А еще во время сна паттерн активности нейронов у грызунов проигрывается в таком же порядке, но сжато - почти в 100 раз быстрее дневной активности. Роль этого не совсем понятна, и в нынешней статье у людей этого тоже не нашли, но их данные во время сна не анализировали. Радостно, что тема replay постепенно расширяется на другие организмы и модальности, тут куча всего, о чем можно поразмыслить
Наконец, в статье есть еще некоторые манипуляции с sharp wave ripples и анализ взаимосвязи replay и sharp wave ripples, но он хромает на обе ноги, так что комментировать его я даже не буду. Статья заслуженно отправилась в Science за то, про что я рассказала выше ^^
https://science.sciencemag.org/content/sci/367/6482/1131.full.pdf?casa_token=V2gvA5bpmbwAAAAA:XVgC0NJ6LRsJbEgzan8Jp7AMkfouAOD28wI7mvr4lM227OMV1CuQr14tmsM7287vf9-4reWhB_twlyF9
Science
Replay of cortical spiking sequences during human memory retrieval
Animal studies suggest that sequence replay of neuronal activity may underlie memory retrieval and consolidation. However, there is no direct evidence that the replay of spiking activity sequences is important for these processes in the human brain. Vaz et…
Прочитала главу из книги "23 Problems in Systems neuroscience" под названием "What is Fed Back" (by Jean Bullier), в которой говорится об истории развития моделей работы зрительной коры, особенно про feed-forward и feedback в обработке зрительной информации.
Feed-forward и feedback соединения, которые я буду называть прямыми и обратными, соответственно означают, что зрительная информация, попадающая в мозг через сетчатку, передается "вперед" или "назад" по структурной иерархии отделов мозга. В 20 веке самой распространенной была как раз иерархическая модель обработки зрительной информации, которая постулировала, что информация передается от нижележащих отделов к вышележащим (от сетчатки к таламусу, а потом к коре - V1, V2 и так далее, потом по вентральному и дорсальному потоку обработки информации), и соответственно ее обработка становится все более сложной. Но очень скоро ко всему этому появились вопросы, относящиеся к трем категориям:
1. Во-первых, если информация строго течет снизу вверх, то задержки в ее обработке между разными отделами должны быть одинаковы (это еще называется latency), но на самом деле в зрительной системе информация прибывает к нескольким вышележащим отделам практически одновременно, то есть слишком быстро для иерархической модели
2. Во-вторых, в каждом отделе, помимо нейронов, отсылащих аксоны к вышележащим отделам, полно локальных горизонтальынх аксонов, то есть нейроны внутри каждого отдела очень активно общаются с друг другом и вероятно сильно влияют на процессинг информации, получаемой от сетчатки. Так, если ингибировать нейроны, отвечающие за распознавание определенной ориентации, на локальном уровне, то они начинают отвечать на всевозможные ориентации стимула, то есть эта специфичность не гарантируется только наличием иерархической обработки, нужна локальная обработка информации, чтобы эффективно отвечать на стимулы разной ориентации
3. Ну и наконец feedback - обратные соединения от вышележащих к нижележащим отделам. Нейробиологи уже давно из анатомии видели, что обратных соединений в мозге полно, и долгое время недоумевали по поводу их функции. Когда появились более вменяемые и обратимые методы инактивации, стало понятно, что обратные связи тоже принимают участие в кодировании и обработке информации. Так, если заморозить (буквально охладить то есть) активность нейронов в MT (это такая область связанная с обработкой движения), то количество спайков в V3, нижележащей по отношению к МТ, падет практически в два раза.
Сейчас, разумеется, экспериментов, раскрывающих все три категории, гораздо больше, кроме упомянутых тут. Книга, которую я читаю, была выпущена в 2006 году, и тогда еще были популярны предположения о "модулирующей" роли фидбека, то есть фидбек как бы подготавливает нейроны в нижележащих областях. Не спрашивайте, что это значит, лол. Но уже тогда автор сделал робкие предположения про генеративные модели (против иерархических), которые предполагают, что мозг генерирует внутреннюю модель мира и высшие отделы проецируют эту модель в нижележащие, постоянно пытаясь сопоставить эту модель с актуальной поступающей сенсорной информацией. Добро пожаловать в 2к20, мир predictive coding, в котором некоторые даже предполагают, что прямые связи вообще не несут никакой особо важной информации: вышележащие отделы постоянно "спускают" им свои предсказания, нижележащие отделы сравнивают эти предсказания с реальными сенсорными данными, и транслируют что-то вверх по иерархии только в случае несовпадения предсказания и реальных данных, то есть по сути передают вверх ошибку, чтобы верхние отделы могли поправить свои предсказания.
На самом деле за этими моделями стоит куча математики и физики, но если мне закинут еще недельки три карантина, то может я до них наконец то и доберусь!🌞
Feed-forward и feedback соединения, которые я буду называть прямыми и обратными, соответственно означают, что зрительная информация, попадающая в мозг через сетчатку, передается "вперед" или "назад" по структурной иерархии отделов мозга. В 20 веке самой распространенной была как раз иерархическая модель обработки зрительной информации, которая постулировала, что информация передается от нижележащих отделов к вышележащим (от сетчатки к таламусу, а потом к коре - V1, V2 и так далее, потом по вентральному и дорсальному потоку обработки информации), и соответственно ее обработка становится все более сложной. Но очень скоро ко всему этому появились вопросы, относящиеся к трем категориям:
1. Во-первых, если информация строго течет снизу вверх, то задержки в ее обработке между разными отделами должны быть одинаковы (это еще называется latency), но на самом деле в зрительной системе информация прибывает к нескольким вышележащим отделам практически одновременно, то есть слишком быстро для иерархической модели
2. Во-вторых, в каждом отделе, помимо нейронов, отсылащих аксоны к вышележащим отделам, полно локальных горизонтальынх аксонов, то есть нейроны внутри каждого отдела очень активно общаются с друг другом и вероятно сильно влияют на процессинг информации, получаемой от сетчатки. Так, если ингибировать нейроны, отвечающие за распознавание определенной ориентации, на локальном уровне, то они начинают отвечать на всевозможные ориентации стимула, то есть эта специфичность не гарантируется только наличием иерархической обработки, нужна локальная обработка информации, чтобы эффективно отвечать на стимулы разной ориентации
3. Ну и наконец feedback - обратные соединения от вышележащих к нижележащим отделам. Нейробиологи уже давно из анатомии видели, что обратных соединений в мозге полно, и долгое время недоумевали по поводу их функции. Когда появились более вменяемые и обратимые методы инактивации, стало понятно, что обратные связи тоже принимают участие в кодировании и обработке информации. Так, если заморозить (буквально охладить то есть) активность нейронов в MT (это такая область связанная с обработкой движения), то количество спайков в V3, нижележащей по отношению к МТ, падет практически в два раза.
Сейчас, разумеется, экспериментов, раскрывающих все три категории, гораздо больше, кроме упомянутых тут. Книга, которую я читаю, была выпущена в 2006 году, и тогда еще были популярны предположения о "модулирующей" роли фидбека, то есть фидбек как бы подготавливает нейроны в нижележащих областях. Не спрашивайте, что это значит, лол. Но уже тогда автор сделал робкие предположения про генеративные модели (против иерархических), которые предполагают, что мозг генерирует внутреннюю модель мира и высшие отделы проецируют эту модель в нижележащие, постоянно пытаясь сопоставить эту модель с актуальной поступающей сенсорной информацией. Добро пожаловать в 2к20, мир predictive coding, в котором некоторые даже предполагают, что прямые связи вообще не несут никакой особо важной информации: вышележащие отделы постоянно "спускают" им свои предсказания, нижележащие отделы сравнивают эти предсказания с реальными сенсорными данными, и транслируют что-то вверх по иерархии только в случае несовпадения предсказания и реальных данных, то есть по сути передают вверх ошибку, чтобы верхние отделы могли поправить свои предсказания.
На самом деле за этими моделями стоит куча математики и физики, но если мне закинут еще недельки три карантина, то может я до них наконец то и доберусь!🌞
Три всадника апокалипсиса - биполярка, депрессия, тревожность [Часть 1]
Я тут за некоторое время прочитала три книжки про ментальное здоровье. Все три - вполне себе годные, в порядке чтения (и кстати крутости, на мой взгляд) - про биполярное расстройство, депрессию и тревожность. Все три переведены на русский. Советую выбирать с помощью бинго.
"Беспокойный ум. Моя победа над биполярным расстройством" Джеймисон Кей
Автор книги - клинический психолог, которая сама страдает от биполярки. Личной приязни она у меня не вызывает, но Джемисон описывает интересный путь от отрицания проблем до их принятия и попыток жить с расстройством, которое никуда на самом деле не уйдет и которое даже препаратами перекрывается не очень то. Книгу я читала давно, еще в годы своей необразованности в вопросах ментальных расстройств, пытаясь примерить диагноз биполярки на себя. В принципе сработало: я поняла, что я не биполярник.
Интересный момент еще в том, что часто люди с биполяркой становятся одержимы собой и колебаниями своего настроения, грубо говоря, становятся эгоцентричны. Это очень заметно в книге, что тоже делает ее "реальной" и особенной (и видимо поэтому автор не вызвала у меня большой приязни). Книга по большей части автобиография, сильно полезных фактов о расстройстве или его истории там нет
"Демон полуденный. Анатомия депрессии" Эндрю Соломон
Эта книга про депрессию уже гораздо более энциклопедичная. В ней много исторического бэкграунда о развитии восприятия депрессии обществом и лечения болезни, много социальных и культурных аспектов, много экспертных мнений от врачей и ученых. Для меня самым важным оказалось то, что я осознала всю глубину и широту темы депрессии, что депрессия - это всегда больше, чем кажется. Хотя бы потому, что у множества людей это не временная проблема, а нечто, с чем они борются всю жизнь, принимая комбинации из 2-6 препаратов. Для Соломона это тоже личная тема, но он не выдвигает себя на передний план книги. Одним словом, чистейшего и досканального научного обзора про депрессию вы тут не найдете, зато найдете чеcтный разговор про суицид и переживание депрессии, про муки с терапией (особенно лекарственной), которая дает понять, что про депрессию мы знаем очень мало и как ее лечить на самом деле не очень то понимаем. А еще про то, что по сути в жизни очень мало вещей являются по-настоящему значимыми. Правильнее даже сказать, что ничто не является значимым, но каждый решает для себя, и, опустившись на самое дно депрессии и увидав там полуденного демона, который в жизни "нормальных" людей никогда не высовывается на поверхность, перед вами вскрывается новая, совершенно невероятная плоть реальности, где все - это ничто. Но тут меня как-то понесло. А книгу, я считаю, полезно читать людям и с диагнозом, и без, и если кто-то из ваших друзей борется с депрессией и вам нужно быть осведомленными (лучшее, что вы можете сделать, кстати). Книга просто лучисто честная и искренняя.
На русском она даже есть онлайн http://loveread.ec/contents.php?id=51700
“There is no essential self that lies pure as a vein of gold under the chaos of experience and chemistry. Anything can be changed, and we must understand the human organism as a sequence of selves that succumb to or choose one another.”
Я тут за некоторое время прочитала три книжки про ментальное здоровье. Все три - вполне себе годные, в порядке чтения (и кстати крутости, на мой взгляд) - про биполярное расстройство, депрессию и тревожность. Все три переведены на русский. Советую выбирать с помощью бинго.
"Беспокойный ум. Моя победа над биполярным расстройством" Джеймисон Кей
Автор книги - клинический психолог, которая сама страдает от биполярки. Личной приязни она у меня не вызывает, но Джемисон описывает интересный путь от отрицания проблем до их принятия и попыток жить с расстройством, которое никуда на самом деле не уйдет и которое даже препаратами перекрывается не очень то. Книгу я читала давно, еще в годы своей необразованности в вопросах ментальных расстройств, пытаясь примерить диагноз биполярки на себя. В принципе сработало: я поняла, что я не биполярник.
Интересный момент еще в том, что часто люди с биполяркой становятся одержимы собой и колебаниями своего настроения, грубо говоря, становятся эгоцентричны. Это очень заметно в книге, что тоже делает ее "реальной" и особенной (и видимо поэтому автор не вызвала у меня большой приязни). Книга по большей части автобиография, сильно полезных фактов о расстройстве или его истории там нет
"Демон полуденный. Анатомия депрессии" Эндрю Соломон
Эта книга про депрессию уже гораздо более энциклопедичная. В ней много исторического бэкграунда о развитии восприятия депрессии обществом и лечения болезни, много социальных и культурных аспектов, много экспертных мнений от врачей и ученых. Для меня самым важным оказалось то, что я осознала всю глубину и широту темы депрессии, что депрессия - это всегда больше, чем кажется. Хотя бы потому, что у множества людей это не временная проблема, а нечто, с чем они борются всю жизнь, принимая комбинации из 2-6 препаратов. Для Соломона это тоже личная тема, но он не выдвигает себя на передний план книги. Одним словом, чистейшего и досканального научного обзора про депрессию вы тут не найдете, зато найдете чеcтный разговор про суицид и переживание депрессии, про муки с терапией (особенно лекарственной), которая дает понять, что про депрессию мы знаем очень мало и как ее лечить на самом деле не очень то понимаем. А еще про то, что по сути в жизни очень мало вещей являются по-настоящему значимыми. Правильнее даже сказать, что ничто не является значимым, но каждый решает для себя, и, опустившись на самое дно депрессии и увидав там полуденного демона, который в жизни "нормальных" людей никогда не высовывается на поверхность, перед вами вскрывается новая, совершенно невероятная плоть реальности, где все - это ничто. Но тут меня как-то понесло. А книгу, я считаю, полезно читать людям и с диагнозом, и без, и если кто-то из ваших друзей борется с депрессией и вам нужно быть осведомленными (лучшее, что вы можете сделать, кстати). Книга просто лучисто честная и искренняя.
На русском она даже есть онлайн http://loveread.ec/contents.php?id=51700
“There is no essential self that lies pure as a vein of gold under the chaos of experience and chemistry. Anything can be changed, and we must understand the human organism as a sequence of selves that succumb to or choose one another.”
loveread.ec
Книга Демон полуденный. Анатомия депрессии | Эндрю Соломон | Оглавление книги | LoveRead.ec - читать книги онлайн бесплатно
Оглавление книги Демон полуденный. Анатомия депрессии, Автор - Эндрю Соломон | LoveRead.ec - читать книги онлайн бесплатно.
Три всадника апокалипсиса - биполярка, депрессия, тревожность [Часть 2]
"Век тревожности" Скотт Стоссел
Эту книгу только закончила и должна сказать, что она блестящая. Автор - редактор Атлантика (поэтому читать книгу в оригинале - одно удовольствие), тоже сам страдает от генерализованного тревожного и панического расстройства с агорафобией и множеством других сюрпризов. Написано как взрывной микс личных переживаний и ощущений, исторического обзора, мнений и интервью экспертов, и все приправлено юмором и сарказмом, порой перетекающих в паническую истерику. Всю книгу держится ощущение (и укрепляется на будущее), что другие люди - это отдельные вселенные, каждая из которых работает по своим законам и правилам. То, что вы думаете или знаете о себе, совсем не обязательно относится к тому, как работает голова других людей. И это круто, потому что учит не судить других по себе, а стараться их услышать и узнать лучше. Эта книга - крутейшая возможность заглянуть в механику мышления людей с тревожным расстройством. Она достаточно информативна о самом тревожном расстройстве, и в ней много рассуждений в духе Фуко про антипсихиатрию, особенно в контексте того, что медикаменты помогают далеко не всем и далеко не так хорошо, как мы надеемся (но гораздо лучше пополняют карманы фармацевтических гигантов).
Кстати, в английской версии книга называется “My age of anxiety”, что отсылает к поэме Одена “The age of anxiety”, которую он написал в 1948 году. Литературных отсылок, философии и эстетики у Стоссела очень много, и все они поданы с надрывной тревожностью, все как надо для чувака с диагнозом. Я бы могла писать про эту книгу бесконечно, но она читается настолько увлекательно и бодро, насколько только можно для книги про тревожное расстройство.
“A panic attack is interesting the way a broken leg or a kidney stone is interesting—a pain that you want to end.”
Пока писала, вспомнила еще про одну недавнюю книгу - Bearing the Unbearable: Love, Loss, and the Heartbreaking Path of Grief Joanne Cacciatore. Она про то, как справляться с уходом близкого человека в культуре, где нам дается примерно пара-тройка недель, чтобы оправиться и жить дальше. Если вы или кто-то близкий проходите через это, а за две недели, щедро отведенные социумом, легче не становится – это книга хороший вариант.
"Век тревожности" Скотт Стоссел
Эту книгу только закончила и должна сказать, что она блестящая. Автор - редактор Атлантика (поэтому читать книгу в оригинале - одно удовольствие), тоже сам страдает от генерализованного тревожного и панического расстройства с агорафобией и множеством других сюрпризов. Написано как взрывной микс личных переживаний и ощущений, исторического обзора, мнений и интервью экспертов, и все приправлено юмором и сарказмом, порой перетекающих в паническую истерику. Всю книгу держится ощущение (и укрепляется на будущее), что другие люди - это отдельные вселенные, каждая из которых работает по своим законам и правилам. То, что вы думаете или знаете о себе, совсем не обязательно относится к тому, как работает голова других людей. И это круто, потому что учит не судить других по себе, а стараться их услышать и узнать лучше. Эта книга - крутейшая возможность заглянуть в механику мышления людей с тревожным расстройством. Она достаточно информативна о самом тревожном расстройстве, и в ней много рассуждений в духе Фуко про антипсихиатрию, особенно в контексте того, что медикаменты помогают далеко не всем и далеко не так хорошо, как мы надеемся (но гораздо лучше пополняют карманы фармацевтических гигантов).
Кстати, в английской версии книга называется “My age of anxiety”, что отсылает к поэме Одена “The age of anxiety”, которую он написал в 1948 году. Литературных отсылок, философии и эстетики у Стоссела очень много, и все они поданы с надрывной тревожностью, все как надо для чувака с диагнозом. Я бы могла писать про эту книгу бесконечно, но она читается настолько увлекательно и бодро, насколько только можно для книги про тревожное расстройство.
“A panic attack is interesting the way a broken leg or a kidney stone is interesting—a pain that you want to end.”
Пока писала, вспомнила еще про одну недавнюю книгу - Bearing the Unbearable: Love, Loss, and the Heartbreaking Path of Grief Joanne Cacciatore. Она про то, как справляться с уходом близкого человека в культуре, где нам дается примерно пара-тройка недель, чтобы оправиться и жить дальше. Если вы или кто-то близкий проходите через это, а за две недели, щедро отведенные социумом, легче не становится – это книга хороший вариант.
Шум и корреляции в нейронном коде
Сейчас будет очень короткий и неполный экскурс по теме noise correlation в нейробиологии. Когда нейроны в какой-то области мозга (например в зрительной) отвечают на стимул, то их активность в некоторой мере скоррелированна, так как у них одинаковый инпут. По долгой традиции эти корреляции - neuronal correlation - в литературе упрямо принято называть noise correlation. Объясняется это тем, что корреляция нейронов никак не помогает эффективному кодированию стимула. С точки зрения теории информации скорелированные источники не несут никакой новой и полезной инфы и не могут использоваться для декодирования. А может и могут - говорят некоторые. А как тогда мозг вообще что-то кодирует, если в нем одни корреляции? Может мозг - это страшно неэффективная машина и кодирует она что-то с горем пополам и с кучей шума (тех самых noise correlation)? Это - очень сжатая и неполная версия горячих дебатов на протяжении последних 30 лет.
Есть статьи, которые с помощью моделирования показывают, что баланс возбуждения и ингибироавния в мозге помогает де-синхронизировать активность, и тогда все ок. Или что такую функцию могут выполнять подкорковые структуры, хотя бы активность того же таламуса. Одним словом, непонятно:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20110507?dopt=Abstract
Вот сейчас вышла статья про фундаментальные ограничения надежности кодирования сенсорных стимулов.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2130-2
Как обычно - невероятный размах эксперимента. Чуваки использовали невъебенный двухфотонник с 16 пучками (beams, они все из одного лазера) для кальциевого имаджинга и запечатлели 4 мм^2 мышиной зрительной коры, 2-3 слой, показывая мыши движущиеся черно-белые полоски. Ранее для подсчета корреляций в основном использовались пары нейронов, из-за чего корреляция (я все еще говорю про noise correlation) очень сильно раздувалась и вообще было непонятно, как мозг умудряется что-то кодировать и различать стимулы. Тут рассматривались корреляции целой популяции нейронов. Если вкратце, оказалось что при уменьшении размерности активности, большая часть скорелированного сигнала оказывается в другом измерении по сравнению с активностью, которая кодирует стимул. То есть 90% скорелированного шума ортогональны активности, кодирующей сигнал, а следовательно никак не влияют на эффективность кодирования стимула. Около 10% noise correlation приходится на измерение, в которой кодируется стимул, и эти 10% влияют на эффективность кодирования стимула, но это уже совсем не то, что мы думали раньше, то есть скоррелированный шум влияет на кодирование не так драматично.
Если ковыряться в статьях по декодированию нейронной активности, то разные авторы говорят, что noise correlation либо надо выбрасывать и он ничего полезного не дает, либо наоборот - что нельзя выбрасывать и он все-таки улучшает декодирование. Так вот, судя по этой статье правы первые - скорелированный шум не помогает декодированию, но не потому, что он сам по себе, per se, шум, а потому, что он в ортогональном измерении. Что он там, в этом ортогональном измерении делает, это уже совсем другой вопрос, но судя по всему у мозга есть эффективный механизм для разнесения бесполезных корреляций и полезного кодирования по разным “измерениям”. Я надеюсь все понимают, что я говорю об измерениях исключительно в контексте уменьшения размерности при анализе данных, хотя в других смыслах было бы куда веселее.
Единственный большой минус этой статьи в том, что мышам показывали только moving gratings, те самые черно-белые полоски, которые являются очень искусственным стимулом и ответ на них в зрительной коре сильно отличается от ответа на естественные картинки. Активность в ответ на эти полоски по дефолту более скорелированна. Но я верю, что они использовали и другие стимулы и вскоре выпустят что-нибудь с ними тоже.
Вот еще хорошая статья по теме
https://www.nature.com/articles/nn.4455?proof=true
Сейчас будет очень короткий и неполный экскурс по теме noise correlation в нейробиологии. Когда нейроны в какой-то области мозга (например в зрительной) отвечают на стимул, то их активность в некоторой мере скоррелированна, так как у них одинаковый инпут. По долгой традиции эти корреляции - neuronal correlation - в литературе упрямо принято называть noise correlation. Объясняется это тем, что корреляция нейронов никак не помогает эффективному кодированию стимула. С точки зрения теории информации скорелированные источники не несут никакой новой и полезной инфы и не могут использоваться для декодирования. А может и могут - говорят некоторые. А как тогда мозг вообще что-то кодирует, если в нем одни корреляции? Может мозг - это страшно неэффективная машина и кодирует она что-то с горем пополам и с кучей шума (тех самых noise correlation)? Это - очень сжатая и неполная версия горячих дебатов на протяжении последних 30 лет.
Есть статьи, которые с помощью моделирования показывают, что баланс возбуждения и ингибироавния в мозге помогает де-синхронизировать активность, и тогда все ок. Или что такую функцию могут выполнять подкорковые структуры, хотя бы активность того же таламуса. Одним словом, непонятно:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20110507?dopt=Abstract
Вот сейчас вышла статья про фундаментальные ограничения надежности кодирования сенсорных стимулов.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2130-2
Как обычно - невероятный размах эксперимента. Чуваки использовали невъебенный двухфотонник с 16 пучками (beams, они все из одного лазера) для кальциевого имаджинга и запечатлели 4 мм^2 мышиной зрительной коры, 2-3 слой, показывая мыши движущиеся черно-белые полоски. Ранее для подсчета корреляций в основном использовались пары нейронов, из-за чего корреляция (я все еще говорю про noise correlation) очень сильно раздувалась и вообще было непонятно, как мозг умудряется что-то кодировать и различать стимулы. Тут рассматривались корреляции целой популяции нейронов. Если вкратце, оказалось что при уменьшении размерности активности, большая часть скорелированного сигнала оказывается в другом измерении по сравнению с активностью, которая кодирует стимул. То есть 90% скорелированного шума ортогональны активности, кодирующей сигнал, а следовательно никак не влияют на эффективность кодирования стимула. Около 10% noise correlation приходится на измерение, в которой кодируется стимул, и эти 10% влияют на эффективность кодирования стимула, но это уже совсем не то, что мы думали раньше, то есть скоррелированный шум влияет на кодирование не так драматично.
Если ковыряться в статьях по декодированию нейронной активности, то разные авторы говорят, что noise correlation либо надо выбрасывать и он ничего полезного не дает, либо наоборот - что нельзя выбрасывать и он все-таки улучшает декодирование. Так вот, судя по этой статье правы первые - скорелированный шум не помогает декодированию, но не потому, что он сам по себе, per se, шум, а потому, что он в ортогональном измерении. Что он там, в этом ортогональном измерении делает, это уже совсем другой вопрос, но судя по всему у мозга есть эффективный механизм для разнесения бесполезных корреляций и полезного кодирования по разным “измерениям”. Я надеюсь все понимают, что я говорю об измерениях исключительно в контексте уменьшения размерности при анализе данных, хотя в других смыслах было бы куда веселее.
Единственный большой минус этой статьи в том, что мышам показывали только moving gratings, те самые черно-белые полоски, которые являются очень искусственным стимулом и ответ на них в зрительной коре сильно отличается от ответа на естественные картинки. Активность в ответ на эти полоски по дефолту более скорелированна. Но я верю, что они использовали и другие стимулы и вскоре выпустят что-нибудь с ними тоже.
Вот еще хорошая статья по теме
https://www.nature.com/articles/nn.4455?proof=true
PubMed
The asynchronous state in cortical circuits - PubMed
Correlated spiking is often observed in cortical circuits, but its functional role is controversial. It is believed that correlations are a consequence of shared inputs between nearby neurons and could severely constrain information decoding. Here we show…
Мир в хаосе
Я наткнулась на нидерландский канал на ютубе, который делает очень классные документалки! Мне очень хочется поделиться вот этой - Our world is chaos (там есть куски на нидерландском, так что включите английские сабы)
https://www.youtube.com/watch?v=QfYiVgeWfnM
Трудно сказать, что она о чем-то одном. Она о человеческом мышлении, глобализации, индивидуализме, изменении мира и глобальном потеплении. В ней социолог рассуждает о “implicatory denial” - когда люди знают, что планете угрожает катастрофа из-за глобального потепления, но ничего не делают (есть и более злободневные примеры, но я не буду их называть). Люди только предпринимают усилия, чтобы игнорировать проблему, такого слона в комнате. Возникает вопрос - почему? Документалка рассуждает о том, что люди воспринимают мир как слишком хаотичный и не чувствуют, что их действия способны что-то изменить. Тут много мыслей про индивидуализм как механизм защиты и иллюзию контроля, а потом внезапно появляется Анил Сетх (это один из самых крутых ныне живущих нейробиологов и исследователей сознания), рассуждающий про восприятие как контролируемую галлюцинацию. И социолог говорит на самом деле очень важную штуку - “Imagination is critical”, при этом imagination в этом контексте не только воображение, но и видение. Ко всему прочему там еще есть и психиатр, говорящий про проклятие тревожности в наше время. И документалка сделана довольно профессионально и интересно.
Одним словом, когда мир в том виде, в котором мы привыкли его видеть, наебывается и летит в бездну, самое время задуматься о таких вещах. Так что наслаждайтесь!
И у них даже есть канал в телеге @vpro_documentary
p.s. VPRO, оказывается, был основан в 1926 году как либеральное протестантское радио, но уже в 50х дропнул "протестантское" и в 1967 первый показал голую женщину в эфире. С тех пор они либеральные, ТВ-канала у них больше нет, и по документалке мне показалось, что их рассуждения идут дальше типичного либерального набора. Более того, они открыто пишут на канале "co-founded by EU".
А еще в конце 90-х у них в эфире GY!BE впервые сыграли "Moya", но это уже для тех, кто не забыл старый добрый построк ❤
Я наткнулась на нидерландский канал на ютубе, который делает очень классные документалки! Мне очень хочется поделиться вот этой - Our world is chaos (там есть куски на нидерландском, так что включите английские сабы)
https://www.youtube.com/watch?v=QfYiVgeWfnM
Трудно сказать, что она о чем-то одном. Она о человеческом мышлении, глобализации, индивидуализме, изменении мира и глобальном потеплении. В ней социолог рассуждает о “implicatory denial” - когда люди знают, что планете угрожает катастрофа из-за глобального потепления, но ничего не делают (есть и более злободневные примеры, но я не буду их называть). Люди только предпринимают усилия, чтобы игнорировать проблему, такого слона в комнате. Возникает вопрос - почему? Документалка рассуждает о том, что люди воспринимают мир как слишком хаотичный и не чувствуют, что их действия способны что-то изменить. Тут много мыслей про индивидуализм как механизм защиты и иллюзию контроля, а потом внезапно появляется Анил Сетх (это один из самых крутых ныне живущих нейробиологов и исследователей сознания), рассуждающий про восприятие как контролируемую галлюцинацию. И социолог говорит на самом деле очень важную штуку - “Imagination is critical”, при этом imagination в этом контексте не только воображение, но и видение. Ко всему прочему там еще есть и психиатр, говорящий про проклятие тревожности в наше время. И документалка сделана довольно профессионально и интересно.
Одним словом, когда мир в том виде, в котором мы привыкли его видеть, наебывается и летит в бездну, самое время задуматься о таких вещах. Так что наслаждайтесь!
И у них даже есть канал в телеге @vpro_documentary
p.s. VPRO, оказывается, был основан в 1926 году как либеральное протестантское радио, но уже в 50х дропнул "протестантское" и в 1967 первый показал голую женщину в эфире. С тех пор они либеральные, ТВ-канала у них больше нет, и по документалке мне показалось, что их рассуждения идут дальше типичного либерального набора. Более того, они открыто пишут на канале "co-founded by EU".
А еще в конце 90-х у них в эфире GY!BE впервые сыграли "Moya", но это уже для тех, кто не забыл старый добрый построк ❤
YouTube
Our world is chaos | VPRO Documentary
Is our world chaos? Of are we humans being chaotic? Never before has mankind lived in such a free, safe, and accessible world as today. But this chaotic world demands more and more of our own. Is the real crisis within us, or is it the world that has become…
В жизни есть вещи, которые предпочитаешь не знать. Так и думаешь - вот лучше бы я этого никогда не знал или не видел. Одной такой вещью стало видео рожающей белки в гнезде - мне его заботливо (и автоматически) включил фейсбук.
Вот еще одна такая вещь (это я перевожу страницу календаря Биомолекулы о модельных организмах в биологии, страница про лягуху Xenopus laevis):
"Раньше ксенопусов использовали как тест на беременность. Под кожу самки впрыскивали женскую мочу. Если
женщина была беременна, то лягушка через 5-12 часов начинала метать икру под действием «беременного» гормона — хорионического гонадотропина"
Я бы эту фразу вообще бы из календаря убрала, но вряд ли редакторы согласятся. И я не знаю, почему мне хочется это развидеть.
Вот еще одна такая вещь (это я перевожу страницу календаря Биомолекулы о модельных организмах в биологии, страница про лягуху Xenopus laevis):
"Раньше ксенопусов использовали как тест на беременность. Под кожу самки впрыскивали женскую мочу. Если
женщина была беременна, то лягушка через 5-12 часов начинала метать икру под действием «беременного» гормона — хорионического гонадотропина"
Я бы эту фразу вообще бы из календаря убрала, но вряд ли редакторы согласятся. И я не знаю, почему мне хочется это развидеть.
Прямо сейчас идет онлайн конференция по вычислительной нейро Neuromatch. Сегодня и завтра. Еще не поздно присоединиться!
https://neuromatch.io/agenda/
https://neuromatch.io/agenda/
Отличная история про белок Arc, который давно известен как очень важный для консолидации памяти, и его количество в нейронах сильно увеличивается, когда подопытная мышь или другой зверь что-то запоминает в задании. При этом с этого гена производится и сам белок, и мРНК транскрипт, который заворачивается в собственный белок как в капсид и передается так от нейрона к нейрону. Совсем как вирус! При этом как все в деталях работает, не понятно, но мыши без этого гена не консолидируют совсем никаких воспоминаний. И вот у рыб такого гена нет, есть только очень похожий ретротранспозон, а у всех наземных созданий Arc есть
https://massivesci.com/articles/arc-protein-mind-control-memory-brains-shepherd-utah-tedmed-alzheimers/
https://massivesci.com/articles/arc-protein-mind-control-memory-brains-shepherd-utah-tedmed-alzheimers/
Massive Science
A protein in your brain behaves like a virus, infecting your cells with memories
Forming a protective shell, Arc moves from neuron to neuron
Есть мемы, когда чувствуешь прям нечто сакральное, когда добираешься до их смысла. Пару дней назад я ничего интересного не заподозрила в этой картинке. Но на самом деле! Респираторы и маски не обеспечивают должной защиты, если носятся поверх бороды, не прилегают плотно. Вариант для бороды - респиратор, напоминающий скафандр, с трубкой на спине, массивный, неудобный и дорогой. Так что бородатым врачам пришлось расхипстериться.
Носители бороды, планирующие защищаться с помощью респиратора, имейте в виду!
Носители бороды, планирующие защищаться с помощью респиратора, имейте в виду!