Исследования мозга Человека

[XUC]

​

​

В умирающем человеческом мозге зафиксировали всплески гамма-волн​

В областях, которые отвечают за зрительное восприятие

Brain on Fire / Denver and Delilah Productions, 2016

У двух из четырех умирающих пациентов в коме после прекращения искусственной вентиляции легких (ИВЛ) электроэнцефалография (ЭЭГ) показала заметное увеличение гамма-активности мозга в зоне коры, которая ответственна за сознательное зрительное восприятие. Кроме того, наблюдалось увеличение активности междолевых связей в гамма-диапазоне. Исследование Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Околосмертные Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся во время клинической смерти часто одинаково описываются выжившими из самых разных культур: они Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся это как внетелесные переживания с эйфорией или потерю ощущения пространства и времени. Ранее Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся о регистрации на ЭЭГ у таких людей высокочастотных колебаний, которые некоторые ученые рассматривают как маркер сознания. У животных, в частности, Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся увеличение гамма-активности на ЭЭГ после остановки сердца. Считается, что гамма-ритм Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся сознательное восприятие зрительной информации и повышенную концентрацию внимания.
Известно, что сознательное восприятие визуальных стимулов ассоциировано с двумя путями: один проходит через затылочно-височную извилину, а другой через затылочно-теменное соединение. Эти височно-теменно-затылочные связи (включающие как серое, так и белое вещество), опосредующие обработку зрительной информации, помимо прочего считают зоной нейронных коррелятов сознания.
Ученые во главе с Джимо Борджигин (Jimo Borjigin) из Мичиганского университета ретроспективно исследовали ЭЭГ четырех умирающих людей в коме, находившихся на ИВЛ. Трое из них умерли из-за гипоксического повреждения мозга после остановки сердца, а один — из-за обширного кровоизлияния в мозг. В течение последних 24 часов у двух пациентов врачи отметили судорожную активность на ЭЭГ.
У первого пациента в левой переднесрединной части височной доли (T3) на ЭЭГ врачи обнаружили вспышки гамма-ритма (частота от 30 до 120 герц, амплитуда 2-10 микровольт) перед смертью, чья амплитуда увеличивалась в течение нескольких секунд после прекращения ИВЛ уже во всем мозге, а особенно в лобных и центральных областях: такое же наблюдали еще у одного пациента.
На поздних стадиях умирания в правой и левой височных долях гамма-ритм продолжал появляться в виде вспышек. Также активны в гамма-ритме были соматосенсорная кора (C3 и C4), дорсолатеральная префронтальная кора справа (F4) и вентролатеральная префронтальная кора с двух сторон (F7, F8). В целом по всему мозгу врачи короткое время наблюдали все мозговые ритмы, однако чаще и с большей амплитудой регистрировались гамма-ритмы.
Амплитуда гамма-ритмов в правой переднесрединной части височной доли (T4) была значимо связана с фазой более низких частотных диапазонов, и сила этой связи динамически изменялась на разных стадиях умирания: например, незадолго до отключения аппарата ИВЛ ее не было, однако затем эта связь особенно заметно увеличивалась в соматосенсорной и дорсолатеральной префронтальной коре. Кроме того, ЭЭГ зафиксировала распространение гамма-ритмов между правой теменной долей и правой задней височной долей, которое затем переходило в затылочную долю.
Таким образом, ученые зафиксировали гамма-ритмы в участках мозга, которые отвечают за восприятие зрительной информации, у двух умирающих пациентов, которым отключили аппарат ИВЛ. Как считают ученые, активацию гамма-ритмов можно считать компенсаторной реакцией при острой гипоксии головного мозга.
О том, что люди, которые выбрали работу с умершими в качестве профессии, думают о смерти, можно Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся в книге «О дивный тленный мир. Когда смерть — дело жизни» (издательство «Манн, Иванов и Фербер»).

Источник Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся

 

[XUC]

В Австралии появится нейроморфный ИИ-суперкомпьютер DeepSouth
для имитации человеческого мозга

​

Университет Западного Сиднея (Австралия) Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся проект суперкомпьютера нового типа под названием DeepSouth. Речь идёт о создании нейроморфной машины, способной с высочайшей производительностью имитировать процессы, протекающие в человеческом мозге. Предполагается, что система выведет на новый уровень решение задач в области ИИ и машинного обучения.

Исследователи отмечают, что наш мозг способен обрабатывать эквивалент экзафлопа математических операций в секунду, затрачивая при этом всего около 20 Вт. Вместе с тем традиционные суперкомпьютеры при решении ресурсоёмких ИИ-задач используют компоненты, например, ускорители на базе GPU, которые требуют огромного объёма энергии.

Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся
Источник изображения: Университет Западного Сиднея
​

Как отмечает Datacenter Dynamics, ссылаясь на заявления профессора Андре ван Шайка (André van Schaik), директора Международного центра нейроморфных систем в Университете Западного Сиднея, DeepSouth сможет обеспечить соотношение производительности, энергоэффективности и занимаемой площади, которое невозможно достичь при использовании стандартных CPU и GPU. Ожидается, что нейроморфный суперкомпьютер сможет выполнять около 228 трлн «синаптических операций» в секунду, что по масштабу сравнимо с человеческим мозгом.

В подробности об аппаратном обеспечении системы разработчики пока не вдаются. Говорится лишь, что задействовано коммерчески доступное конфигурируемое оборудование. Ресурсы DeepSouth будут предоставляться дистанционно через специализированный интерфейс, позволяющий описывать нейронные модели и проектировать нейронные сети на Python.

Говорится также, что для DeepSouth предусмотрено использование масштабируемой архитектуры: это позволит адаптировать конфигурацию под те или иные проекты, обеспечивая оптимальную производительность при минимальных энергозатратах. Ввод суперкомпьютера в эксплуатацию запланирован к апрелю 2024 года.

Источник Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся

 

[XUC]

Учёные создали синаптический транзистор для имитации работы головного мозга человека

Не секрет, что головной мозг работает не так, как электронные цепи компьютера. У них разная архитектура, сблизить которую мечтает не одно поколение учёных. Мозг хранит и обрабатывает данные в одном месте, тогда как компьютер постоянно пересылает их между процессором и банками памяти. Главная проблема в отсутствии подходящей ячейки памяти, которая одновременно играла бы роль транзистора, с чем обещают помочь учёные из США.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Команда учёных из Северо-Западного университета (Northwestern University), Бостонского колледжа (Boston College) и Массачусетского технологического института (MIT) сообщила, что они создали и испытали так называемый синаптический транзистор, который оказался способен работать в составе нейронных сетей с ассоциативным обучением. Главным преимуществом разработки учёные считают способность транзистора работать при комнатной температуре с предельно маленьким потреблением 20 пВт (пиковатт).

В живой нервной ткани синапс представляет собой зазор между окончанием одного нейрона и началом другого (если речь идёт о головном или спинном мозге). В этом зазоре происходят биохимические реакции, которые отвечают за передачу нервного импульса дальше или за его блокировку. Представленный учёными транзистор выполняет сходную функцию, но в своей работе он использует физические явления и процессы.

По большому счёту разработка относится к сфере муаровых квантовых материалов. Во многих случаях такие материалы работают в условиях криогенного охлаждения. Поэтому для команды исследователей было важно показать эффект при комнатной температуре, с чем они успешно справились.

Транзистор, если его так можно назвать, представляет собой два наложенных друг на друга слоя материала атомарной толщины, слегка смещённых друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Один слой — это графен, а второй слой — это нитрид бора с гексагональной решёткой. Поворот одного из них на определённый угол создаёт муаровый узор из двух совмещённых структур, и в этом всё волшебство. Правильные углы, при которых проявляются отчётливые взаимодействия, даже принято называть магическими.

При определённых углах поворота кулоновские взаимодействия между двумя материалами переходят в разряд экзотических электрических взаимодействий, которые в обычных материалах не встречаются, что открывает потенциал для использования таких структур в будущей электронике с непознанной до конца функциональностью.

К чести исследователей, они пошли дальше и создали на основе представленных условных транзисторных переходов ряд нейронных цепей, которые показали способность к ассоциативному обучению. Экспериментальные схемы обучались распознавать группы цифр в бинарном кодировании, с чем они успешно справились. Например, нейронные цепи отделили комбинации 000 и 111 от 101, показав ассоциативную связь первых и их отличие от третьей комбинации. Таким образом, сообщают в аннотации к статье в журнале Nature учёные, «муаровый синаптический транзистор обеспечивает эффективные схемы вычислений в памяти и [обещает] передовые аппаратные ускорители для искусственного интеллекта и машинного обучения».

Источник: Для просмотра ссылки Войди или Зарегистрируйся