Что делает человеческий мозг «человеком?» Часть 2

Первая часть «Что делает человеческий мозг» «Человек?» (16 апреля 2017 года) ввела вопрос о том, как структура человеческого мозга отличается от мозга других животных. Было подчеркнуто, что мозги являются подлинными сложными системами, производящими динамические структуры и подструктуры электрической и химической активности на разных уровнях организации (пространственные масштабы). Чтобы лучше понять эти закономерности, наука о мозге продвигается небольшими шагами – ранние экспериментальные результаты приводят к новым гипотезам, новым экспериментам, новым результатам и процессу повторяются. Таким образом, научные истины приближаются в серии последовательных приближений. Но здесь мы переводим этот процесс вверх дном, размышляя, что мозги разделяют некоторые основные функции с известными сложными физическими и социальными системами, которые могут служить полезными аналогами. Сопроводительная цифра указывает, что для того, чтобы этот процесс был научно полезен, такие спекуляции следует проверять, чтобы убедиться, что они соответствуют установившейся науке о мозге. Если такие идеи, похоже, не нарушают известную науку, мы можем называть их «дружественными к мозгу» и относиться к ним более серьезно.

Источник: Пол Нуньес

Существенные вопросы о поведении почти любой сложной системы включают в себя различие между крайними состояниями локализации (изоляции) и глобальными состояниями. Другими словами, мы спрашиваем, ведет ли система в основном как единый интегрированный объект, подразумевая сильные непрерывные взаимодействия между всеми его меньшими частями. Или система состоит из множества небольших подсистем, которые действуют более или менее независимо? Эта идея хорошо иллюстрируется поклонниками, взаимодействующими на футбольном стадионе; коллективное поведение вентилятора аналогично различным состояниям мозга. Перед началом игры большинство взаимодействий происходит между людьми, сидящими близко друг к другу; отдельные беседы в значительной степени не связаны. Мы можем назвать это условие состоянием фэнтези-вентилятора функциональной локализации . Противоположное состояние происходит, когда приземление забито, и поклонники домашней команды приветствуют друг друга; назовем это условие глобальной связностью . Но даже в этом глобальном состоянии локальные очаги недовольных посетителей и подвыпивших пьющих остаются встроенными в глобальную систему.

Местно-глобальная проблема тесно связана с здоровьем мозга. Наука о мозге предполагает, что самые сложные состояния мозга происходят между крайностями полностью локального и полностью глобального поведения, тем самым предлагая соответствие между сложностью мозга и здоровым сознанием. Химические (нейромедиаторные) системы могут действовать, чтобы переместить мозг в разные места вдоль локально-глобальной гаммы динамического поведения. Различные химические вещества могут изменять силу сцепления между отдельными кортикальными областями с помощью селективных действий на разных глубинах коры. Здоровое сознание связано с надлежащим балансом между местными, региональными и глобальными механизмами. Фактические состояния мозга, которые выглядят аналогично этим метафорическим футбольным состояниям, варьируются от шизофрении и аутизма (крайняя локализация) до здоровых состояний (умеренная локализация) до комы или анестезии (экстремальная глобальная согласованность).

Как физиология человеческого мозга могла развиваться, чтобы генерировать сложные модели, а также позволять мозгам легко переключаться между их локализованными и глобальными состояниями? В частности, преобладание малых мировых связей между удаленными областями коры головного мозга человека дает одно правдоподобное средство для создания широкого спектра сложных структур мозга. Каждая пара нейронов в коре головного мозга млекопитающих может быть разделена длиной пути только двух или трех синапсов. Это говорит о том, что потенциал действия от нейрона нацелен на вторичный нейрон, который, в свою очередь, нацелен на третий нейрон и т. Д. Но для воздействия из одной области на распространение в отдаленную кору может потребоваться только два или три таких шага. Такие длины кортико-корковых путей аналогичны глобальной социальной социальной сети человека с ее так называемой шестиступенчатой ​​развязкой между любыми двумя людьми, что означает длину пути не более шести социальных контактов по всему миру. Выберите кого-нибудь наугад, скажем, человек из Тайваня. Вы, наверное, знаете кого-то, кто знает кого-то и т. Д., Кто знает этого человека, возможно, только шесть шагов знакомства, необходимых для завершения пути. Мы, люди, живем в небольшой социальной сети. Несколько других свойств часто связаны с сетями малого мира. Как правило, существует избыточное количество узлов-концентраторов в сети с большим количеством подключений. По аналогии, малые сети маршрутов полета авиакомпаний имеют короткие расстояния (длины пути) между любыми двумя городами, потому что многие рейсы маршрутизируются через города-хабы.

• Наши воспоминания: они для нас или против нас?
• Нарциссисты, скорее всего, станут оскорбительными?
• Интервью с Джанет Фитч: Почему историческая фантастика?
• Азиатский христианский секс-наркоман
• Миф о самодельном лице

Источник: Пол Нуньес

Кора головного мозга образует наружный слой мозга. Как наши рассуждения о малых мировых корковых связях относятся к мозгу разных млекопитающих? Предположим, мы подсчитали количество аксонов, входящих и выходящих из паттерна нижней поверхности коры. Некоторые из этих волокон соединяют кору с корой (кортико-корковые волокна); другие соединяют кора с глубокими (средними мозгами) структурами, особенно с таламусом. В человеческом мозге только от 2 до 5 процентов человеческих волокон, входящих или выходящих из коры, связаны с структурами среднего мозга. То есть подавляющее большинство этих волокон (аксонов) у людей является кортико-кортикальным. Напротив, относительная плотность кортико-кортикальных аксонов значительно ниже у нижних млекопитающих, возможно, только около 50% у крыс.

Похоже, что относительная плотность кортико-кортикальных волокон постепенно увеличивается, поскольку млекопитающие становятся способными к более сложному поведению. Это, кажется, делает интуитивный смысл – я утверждаю, что я умнее, чем моя собака Саванна, но в каком смысле я умнее? Моя обонятельная кора является придурком по сравнению с Саванной. Как-то наша человечность, по-видимому, происходит от глобальных взаимодействий множественных кортикальных нейронов и столбцов в разных масштабах внутри вложенной иерархии корковой ткани. Динамическая обратная связь, связывающая кору с корой, может быть относительно более важной для людей, чем у нижних млекопитающих.

• Иногда Простой звук «Извините» воняет
• Героизм и проект героического воображения
• Дональд Трамп и привыкание к поведению, часть II
• Почему случайные действия доброты имеют значение для вашего благополучия
• Внутри разума премьер-министра Великобритании Терезы Май