Коннектом. Как мозг делает нас тем, что мы есть - Себастьян Сеунг

…выделить сигнал единичного нейрона… Этот метод (названный «записью единичного сигнала») впервые опробовал английский ученый Эдгар Эдриан (Edgar Adrian), получивший в 1932 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине, а позже – титул лорда.

…вы приближаете ухо ко рту вашего друга… Синапсы, идущие к мышцам, уже изучались в 1930-х – 1940-х годах. В пятидесятые годы Джон Эклс и другие исследователи усовершенствовали метод внутриклеточной записи и применили его к синапсам спинного мозга. В 1963 году Эклс получил Нобелевскую премию (совместно с другими учеными) в частности и за эти работы.

…вставляем электроды… Здесь описано использование двух внутриклеточных электродов при изучении конкретной пары нейронов. Это наиболее точный и относительно современный метод изучения синапсов. Эклс применял одиночный внутриклеточный электрод, записывая сигналы от одного постсинаптического нейрона (т. е. расположенного «за» синапсом) и стимулируя большое количество пресинаптических нейронов (т. е. расположенных «перед» синапсом), пропуская ток через внеклеточный провод.

Величина этого всплеска… Если между нейроном А и нейроном Б окажется не один, а больше синапсов, на размере всплеска скажется сила всех этих синапсов.

…повторная стимуляция… Bi, Poo, 1998; Markram et al., 1997. Какая стимуляция более эффективна для наведения пластичности – последовательная или одновременная? Это зависит от типа нейронов. Строго говоря, эти эксперименты не продемонстрировали изменений в единичных синапсах. Между нейронами изучаемой пары имелся не один синапс, а больше, и эксперименты показали изменение их суммарной силы. И вообще в ходе таких экспериментов трудно провести различие между ИСВ и рекомбинацией связей. Если взаимодействие между двумя нейронами усиливается, это может являться результатом увеличения количества синапсов между ними, а не усиления синапсов. Здесь нет места обсудить еще одну интересную проблему: механизм, посредством которого синапс определяет одновременное или последовательное пикообразование. Судя по всему, за это отвечает специальная молекула, названная рецептором глутамата (NMDA-рецептором).

…Брэда с Анджелиной… Некорректно утверждать, что вы забыли об отношениях между Брэдом и Анджелиной: это будет чрезмерным упрощением. Хотя они больше не женаты, вы по-прежнему помните, что когда-то они состояли в браке. Можно представить себе, что у нас имеется «нейрон брака» и «нейрон развода». Соответствующий клеточный ансамбль первоначально включает в себя нейроны Брэда, Дженни и брака. Позже этот клеточный ансамбль уже состоит из нейронов Брэда, Дженни и развода. Решение всетаки не совсем удовлетворительное. Однако более «близкое к жизни» решение наверняка вызвало бы критику Лешли, заявлявшего, что коннекционизм не может отображать в себе синтаксис. Впрочем, эта проблема лежит за рамками нашей книги.

…связи между двумя нейронами ослабляются… Так, Стент (Stent, 1973) предположил, что синапс, направленный от нейрона А к нейрону Б, ослабевает, если нейрон А неоднократно оказывается неактивным, когда Б активен. Многие теоретики предлагали другие варианты. Оборотная сторона «последовательной» версии правила Хебба звучит так: если два нейрона неоднократно активируются последовательно, связь, наведенная от второго к первому, ослабевает. Эмпирические доказательства этой гипотезы получили в работах: Markham et al., 1997), а также Bi, Poo, 1998. В сочетании с «классическими» формулировками правила Хебба это дает принцип так называемой «пластичности, зависящей от времени образования пиков».

…прямой конкуренцией между синапсами. Miller, 1996.

…каждая идея обильно (и даже избыточно) представлена множеством нейронов… Поэтому можно дать иное определение клеточного ансамбля: это набор нейронов, где каждая связь между нейронами (если она существует) дает сильный синапс. Можно подправить метафору Локка: представим себе, что мы пишем на белой бумаге, в которой кто-то проделал множество отверстий, и отверстия эти разбросаны случайным образом. При этом мы не пытаемся огибать эти дырки. Отсутствующие части бумаги – как недостающие синапсы в разреженной (слабо связанной) сети. Если ваши буквы значительно крупнее дырок в бумаге, текст все равно можно будет прочесть. Но если буквы мельче дырок, часть информации неминуемо окажется утраченной.

…методом локусов. Yates, 1966.

«…между ними возникают новые связи». Студенты, изучающие нейронауки, переформулировали этот вариант правила Хебба так: «Если нейроны часто встречаются, между ними возникает связь».

Джеральд Эдельман. Edelman, 1987; Changeux, 1985. Противоположный взгляд см. в: Purves, White, Riddle, 1996. Ответ на эту статью см. в: Sporns, 1997.

…возникают по мере необходимости… Такая теория возникновения синапсов в чем-то аналогична эволюционной теории Жана-Батиста Ламарка. Он считал, что животные могут передавать приобретенные свойства по наследству, так что изменчивость скорее адаптивна, нежели случайна. К примеру, он полагал, что человек, благодаря регулярным тренировкам вырастивший себе крупные мышцы, может передать их своим детям. Идеи Ламарка позже были опровергнуты, но недавно они отчасти получили новую жизнь благодаря исследованиям в области эпигенетики.

Джефф Лихтман. Обзор этих находок см. в: Lichtman, Colm an, 2000. Популярное изложение главных идей см. в: Purv es, Lichtman, 1985.

…удалось при этом практически не потерять память… Gilbert et al., 2000.

…охлаждают ниже +18 °C… ГГЦТ часто применяют, когда хирурги удаляют аневризмы мозга. Процесс циркуляции крови останавливают, чтобы предотвратить кровотечение при вырезании аневризмы. Пониженная температура предохраняет мозг от повреждений, которые иначе возникли бы из-за недостаточного поступления кислорода во время операции. При таких низких температурах сердце не может биться нормально, поэтому его полностью останавливают путем введения хлорида калия (он входит в число препаратов, с помощью которых казнят преступников).

У компьютера есть две системы хранения информации… На самом деле всё обстоит несколько сложнее: еще кое-какие данные хранятся в микропроцессоре. Оперативная память (RAM) и жесткий диск – лишь «внешние» (находящиеся вне материнской платы) хранилища памяти.

Глава 6. Разведение генов

…воспитывавшихся в разных приемных семьях. Bouchard et al., 1990.

…чем у изучавшихся пар людей, выбранных случайным образом. Строго говоря, корректное сравнение следует проводить с двумя представителями различных пар однояйцевых близнецов, выросших порознь.

…практически не оставляют места для возражений. Сирила Бёрта, пионера в области такого изучения близнецов, посмертно обвиняли в фальсификации результатов. Это бросило тень на всю соответствующую сферу исследований, хотя позже все сомнения развеялись, так как удалось получить новые данные, подтвердившие результаты Бёрта.

…первый закон генетики поведения. Turkheimer, 2000. Второй закон гласит: «Воспитание в семье значит меньше, чем влияние генов». Третий закон формулируется так: «Вариативность сложных поведенческих признаков человека зачастую не объясняется воздействием генов или воспитанием».

…если у одного близнеца наблюдается аутизм… Steff enburg et al.,1989; Bailey et al., 1995. Здесь есть свои градации: точное числовое значение зависит от того, даем ли мы узкое определение аутизму или же рассматриваем заболевания аутического спектра. Кроме того, размеры выборок здесь очень малы, так что получаемые величины статистически некорректны, и по ним нельзя делать уверенные выводы.

…уровень соответствия… В работе: Hallmayer et al. (2011) даются более высокие уровни соответствия для разнояйцевых близнецов по сравнению с более ранними исследованиями (Steff enb urg et al., 1989; Bailey et al., 1995). Согласно этим новым оценкам, генетические факторы действительно влияют на развитие аутизма, но не так сильно, как предполагалось ранее.

А как насчет шизофрении? Cardno, Gottesman, 2000.

…синтезируя белки. Вам может показаться, что клеткам вообще незачем вырабатывать белки, ведь мы потребляем белки с пищей. На самом деле пищеварительная система расщепляет получаемые белки на аминокислоты, а из этих аминокислот клетки делают новые белки.

…каждая клетка вашего организма содержит один и тот же геном. У этого правила есть некоторые исключения, взять хотя бы определенные клетки иммунной системы или вариации, возникающие из-за ошибок при репликации ДНК.

…соединяющий внутреннюю часть нейрона с внешней средой… Иногда «дверь» и «туннель» находятся в одной из близлежащих молекул, а не в самом рецепторе. Рецептор может открыть «дверь», посылая еще один сигнал, подобно тому как электрическая дверь открывается, если нажать кнопку. Такой рецептор не является ионным каналом и именуется метаботропным. Рецепторы, обсуждаемые в тексте, – ионные каналы, они относятся к типу ионотропных.