Строение и функции глаза, анатомия глаза

Строение и функции глаза, анатомия глаза

Новая теория, как мозг строит модель мира

Это прорывной шаг к построению сильного ИИ

Что вы видите на этой картинке?

Наверняка вы скажите, что видите кружку. Тогда как на самом деле, это всего лишь набор черных линий, нарисованных на плоскости.

Но мы почему-то уверены, что это не набор линий на плоскости, а 3х мерный объект.

Нейробиологи считают, что кора головного мозга шаг за шагом обрабатывает получаемую от глаз информацию, выделяя в ней все больше определенных свойств (паттернов). И так до тех пор, пока мозг не признает, что глаза видят кружку.

Сегодня так работают алгоритмы глубокого обучения на нейронных сетях в задачах распознавания образов.

Обучившись на многих изображениях, алгоритм легко определит, что «видит» очередную кружку, хотя ее размеры, пропорции, цвет и толщина линий — совсем иные, чем у всех прежде «виданных» алгоритмом кружек.

Но при этом алгоритм, не только не понимает, что это кружка, но и, что еще удивительней, не понимает, что перед ним 3х мерный объект.

Он вообще ничего не понимает и бессмысленно спрашивать его, как этот объект может выглядеть при другом угле зрения, какой он может быть на ощупь и может ли в нем быть жидкость.

До недавнего времени стройной общепринятой теории, объясняющей, как кора головного мозга трансформирует плоское изображение в ментальную репрезентацию 3х мерного объекта, не существовало.

Новое исследование компании Numenta предлагает совершенно революционный подход (это, как и всегда в моих постах, моя субъективная оценка) к построению подобных теорий. Её основы изложены в этой статье, описывающей, каким образом мозг изучает и познает структуру объектов окружающего мира.

Что такое теория сенсомоторного вывода

Революционная теория, разработанная исследователями из Numenta, позволяет понять, каким образом в мозге осуществляется процесс сенсомоторного вывода (sensorimotor inference). Так авторы теории назвают процесс понимания мозгом структуры объектов той части мира, что информационно доступна ему в настоящий момент через поток сенсорных ощущений. А говоря простым языком, — это процесс, позволяющий мозгу понять, например, при ощупывании неизвестного предмета, что вы держите в руках.

Сенсомоторный вывод выполняется в мозге с помощью специального механизма, называемого авторами аллоцентрической локацией (allocentric location), т.е. определением местонахождения каких-либо объектов во внешнем (по отношению к человеку) мире.

Принципиально важно, что механизм аллоцентрической локации — это часть единого алгоритма работы мозга и потому работает при обработке информации от всех наших органов чувств.

Например, при обработке зрительной информации. Когда вы смотрите на изображение кружки, то для каждой части картинки и каждого отрезка линии в вашем мозге назначается локация (месторасположение в пространстве), связанная с реальной трехмерной кружкой в реальном окружающем вас пространстве (похожим образом компьютеры создают модели объектов в приложениях для автоматизации проектирования). В результате такой переработки, поступившая от глаз информация об отрезках и линиях в мозге превращается в информацию о физическом объекте реального мира. И дальше мозг может этот «мысленный объект» вертеть, смотреть на него с разных углов и т.д.

Но вернемся к сенсомоторному выводу.

Еще в XIX веке Герман фон Гельмгольц заметил, что, хотя наши глаза двигаются три-четыре раза в секунду, наше зрительное восприятие стабильно. Следовательно, мозг должен учитывать, как двигаются глаза. Иначе нам бы казалось, что мир вокруг нас постоянно дергается три-четыре раза в секунду.

Но ведь точно так же, когда вы прикасаетесь к чему-то, было бы странно, если бы мозг обрабатывал только тактильные ощущения и одновременно не знал, как двигаются ваши пальцы.

Этот принцип объединения движения с изменяющимися ощущениями называется сенсомоторной интеграцией. Как и где сенсомоторная интеграция происходит в мозге, до самого последнего времени оставалось тайной.

Революционный потенциал теории, разработанной компанией Numenta, в том, что она довольно убедительно описывает, каким образом сенсомоторная интеграция происходит во всех областях неокортекса. Причем не как отдельный процесс, а как неотъемлемая часть всей сенсорной обработки. И таким образом получается, что сенсомоторная интеграция является ключевой частью единого «алгоритма интеллекта», реализуемого неокортексом.

Эта теория способна объяснить очень многое и, в частности:

— почему вы воспринимаете кружку в трех измерениях и почему вы можете представить, как бы она выглядела с разных сторон;

— почему ваше восприятие кружки является стабильным, хотя ваш взгляд перемещается и останавливается на разных частях изображения (если для входных данных назначены правильные локации кружки, то неважно, откуда и под каким углом вы смотрите на изображение.

Пример, как это работает

Схематично увидеть, как работает весь процесс, при котором сенсомоторная интеграция посредством аллоцентрической локации осуществляет сенсомоторный вывод, вы можете на этом видео на 4,5 мин.

А ниже этот процесс представлен в виде нескольких рисунков.

Рис. 1: Общая схема сенсомоторного вывода при 3х касаниях предмета, обрабатываемых 3мя колонками неокортекса.

Паттерны контрастирования — системный подход

Паттерны контрастирования головного мозга

1 — перивентрикулярное накопление контраста (интрааксиальная патология).
2 — гириформное накопление контраста (интрааксиальная патология).
3 — нодулярное субкортикальное накопление контраста (интрааксиальная патология).
4 — кольцевидное накопление контраста (интрааксиальная патология).
5 — пахименингиальное (дуральное) накопление контраста (экстрааксиальная патология).
6 — лептоменингиальное (пиа-арахноидальное) накопление контраста (экстрааксиальная патология).

Читайте также:  Институт Красоты на Арбате ВКонтакте
Перивентрикулярное накопление контраста

Перивентрикулярное накопление контраста может быть обусловлено такими причинами, как:

  • Первичная лимфома ЦНС (патологические изменения при лимфоме ЦНС, помимо перивентрикулярного накопления контраста, включают в себя солитарный или множественные очаги в головном мозге).
  • Инфекционный вентрикулит или эпендиматит (чаще при цитомегаловирусе).
  • Первичная глиальная опухоль (высоко дифференцированная астроцитома).
  • Рассеянный склероз.

Схематично представлены 2 типа перивентрикулярного паттерна контрастирования
1 тип — утолщённый — справа. Данный тип более характерен для неопластических процессов таких, как лимфома ЦНС и высоко дифференцированная астроцитома.
2 тип — узкий (ширина менее 2 мм) — слева. Данный тип более характерен для инфекционных поражений.


Лимфома ЦНС — это заболевание, которое чаще встречается у ВИЧ-инфицированных пациентов. Изменения при лимфоме ЦНС чаще интрааксиальные, в то время как при вторичном поражении головного мозга (метастазировании) в патологический процесс вовлекаются оболочки головного мозга. Патологические изменения при лимфоме ЦНС, помимо перивентрикулярного накопления контраста, включают в себя солитарный или множественные очаги в головном мозге. Перивентрикулярный паттерн контрастирования является типичным изменением при лимфоме ЦНС, но не патогномичным так, как в большинстве случаев данного заболевания также поражаются мозолистое тело, таламус, базальных ганглии или перивентрикулярное белое вещество.
Ниже представлен коллаж снимков ВИЧ-инфицированного пациента с лимфомой ЦНС.
На аксиальном нативном КТ изображении хорошо определяются патологические изменения в перивентрикулярной области с вазогенным отеком. На постконтрастных изображениях патологические гиперденсные изменения визуализируются больше справа, чем слева. На макропрепарате определяется лимфацитарная инфильтрация вокруг фронтальных рогов. На МРТ на Т1-взвешенных изображениях у пациентов с лимфомой изменения дают от гипо- до изоинтенсивного сигнала, а на Т2 от изо- до гиперинтенсивного сигнала.

Узкий паттерн перивентрикулярного контрастирования более характерен для инфекционных поражений таких, как цитомегаловирусный эпендиматит. На ниже представленных МР Т1 постконтрастных изображениях визуализируется двухсторонний узкий (1 мм) перивентрикулярный паттерн контрастирования у пациента с цитомегаловирусной инфекцией.

Гириформное накопление контраста (интрааксиальная патология).

Гириформный или гиральный паттерн — это паттерн, который обусловлен накоплением контраста в области извилин без накопления контраста в арахноидальном и субарахноидальном пространстве.

Гириформное накопление контраста обусловлено следующими наиболее частыми причинами:

  • Герпесный энцефалит. Патологические изменения чаще затрагивают височную долю и область поясной извилины.
  • Подострый инфаркт (временной промежуток с 6 дня по 6 неделю).
  • Cиндром обратимой задней энцефалопатии. Типичная локализация в области задней мозговой артерии.
  • Менингит

Ниже представлена схема кортикального гириформного накопления контраста:

Ниже представлен снимок пациента герпетическим энцефалитом. На снимке четко определяется гириформный тип накопление контраста, что указано стрелками.

Ниже представлен микропрепарат пациента с герпетическим энцефалитом. Стрелками указаны множественные кровоизлияния.

Ниже представлен 2 КТ снимка пациента 65 лет с эмболическим инфарктом. Первая КТ — нативная, а вторая после контрастного усиления,

Ниже представлена контрастная КТ пациента с подострым тромботическим инфарктом.

Ниже представлен микропрепарат тоже пациента.

Нодулярное субкортикальное накопление контраста (интрааксиальная патология).

Данное усиление контраста чаще определяется интра-аксиально, при этом выявляются очаги размером до 2,0 см, расположенные чаще субкортикально.

Наиболее частые причины:

  • Метастазирование
  • Тромботическая эмболизация

Ниже схематично представлено субкортикальное нодулярное накопление контраста, что более характерно для метастазирования и тромботической эмболизации.

Ниже представлен пример субкортикального нодулярного усиления у пациента с метастатической меланомой. На КТ визуализируются множественные изменения узловой формы. Очаги обычно до 1 см в диаметре и расположены субкортикально, поэтому клинически чаще проявляются очаговым неврологическим дефицитом и припадками.

Как устроен мозг человека: отделы, строение, функции

Автор: Еремчук Людмила Геннадьевна, врач — невролог.
Исследователь, кандидат медицинских наук.

Центральная нервная система – это та часть организма отвечающая за наше восприятие внешнего мира и себя самих. Она регулирует работу всего тела и, по сути, является физическим субстратом того, что мы называем «Я». Главный орган этой системы — головной мозг. Разберем, как устроены отделы головного мозга.

Функции и строение головного мозга человека

Этот орган преимущественно состоит из клеток под названием нейроны. Эти нервные клетки продуцируют электрические импульсы, благодаря которым работает нервная система.

Работу нейронов обеспечивают клетки под названием нейроглии – они составляют почти половину от общего количества клеток ЦНС.

Нейроны, в свою очередь, состоят из тела и отростков двух типов: аксоны (передающие импульс) и дендриты (принимающие импульс). Тела нервных клеток формируют тканевую массу, которую принято называть серым веществом, а их аксоны сплетаются в нервные волокна и представляют собой белое вещество.

  1. Твёрдая. Представляет собой тонкую плёнку, одной стороной примыкающую к костной ткани черепа, а другой непосредственно к коре.
  2. Мягкая. Состоит из рыхлой ткани и плотно обволакивает поверхность полушарий, заходя во все щели и борозды. Её функция – это кровоснабжение органа.
  3. Паутинная. Располагается между первой и второй оболочками и осуществляет обмен ликвора (спинномозговой жидкости). Ликвор – природный амортизатор, защищающий мозг от повреждений при движении.
Читайте также:  За сколько дней перед прививкой глистогонить собаку дегельминтизация щенков и взрослых собак перед в

Далее рассмотрим подробнее, как устроен мозг человека. По морфо-функциональным характеристикам головной мозг также делится на три части. Самый нижний отдел называется ромбовидный. Там, где начинается ромбовидная часть, заканчивается спинной мозг – он переходит в продолговатый и задний (Варолиев мост и мозжечок).

Далее следует средний мозг, объединяющий нижние части с основным нервным центром – передним отделом. Последний включает конечный (большие полушария) и промежуточный мозг. Ключевые функции больших полушарий головного мозга заключаются в организации высшей и низшей нервной деятельности.

Конечный мозг

Эта часть имеет наибольший объём (80%) по сравнению с остальными. Она состоит из двух больших полушарий, мозолистого тела, соединяющего их, а также обонятельного центра.

Большие полушария головного мозга, левое и правое, отвечают за формирование всех мыслительных процессов. Здесь находится наибольшая концентрация нейронов и наблюдаются наиболее сложные связи между ними. В глубине продольной борозды, которая делит полушария, располагается плотная концентрация белого вещества – мозолистое тело. Оно состоит из сложных сплетений нервных волокон, сплетающих различные части нервной системы.

Внутри белого вещества есть скопления нейронов, которые зовутся базальными ганглиями. Близкое расположение к «транспортной развязке» мозга позволяет этим образованиям регулировать мышечный тонус и осуществлять мгновенные рефлекторно-двигательные реакции. Кроме того, базальные ганглии отвечают за образование и работу сложных автоматических действий, частично повторяя функции мозжечка.

Кора головного мозга

Этот небольшой поверхностный слой серого вещества (до 4,5 мм) является самым молодым образованием в центральной нервной системе. Именно кора больших полушарий отвечает за работу высшей нервной деятельности человека.

Исследования позволили определить, какие области коры образовались в ходе эволюционного развития относительно недавно, а какие присутствовали ещё у наших доисторических предков:

  • неокортекс – новая наружная часть коры, являющаяся основной её частью;
  • архикортекс – более старое образование, отвечающее за инстинктивное поведение и эмоции человека;
  • палеокортекс – наиболее древняя область, занимающаяся контролем над вегетативными функциями. Помимо этого, она помогает поддерживать внутреннее физиологическое равновесие организма.

Лобные доли

Самые крупные доли больших полушарий, отвечающие за сложные двигательные функции. В лобных долях мозга происходит планирование произвольных движений, также здесь расположены речевые центры. Именно в этой части коры осуществляется волевой контроль поведения. В случае повреждения лобных долей человек теряет власть над своими поступками, ведёт себя антисоциально и просто неадекватно.

Затылочные доли

Тесно связаны со зрительной функцией, отвечают за переработку и восприятие оптической информации. То есть превращают весь набор тех световых сигналов, что поступают на сетчатку глаза, в осмысленные зрительные образы.

Теменные доли

Проводят пространственный анализ и занимаются обработкой большинства ощущений (осязание, боль, «мышечное чувство»). Кроме того, способствует анализу и объединению различной информации в структурированные фрагменты – способность ощутить собственное тело и его стороны, умение читать, считать и писать.

Височные доли

В этом отделе происходит анализ и переработка аудио информации, что обеспечивает функцию слуха, восприятие звуков. Височные доли участвуют в распознавании лиц разных людей, а также мимических выражений, эмоций. Здесь информация структурируется для постоянного хранения, и таким образом реализуется долговременная память.

Кроме того, височные доли содержат речевые центры, повреждение которых приводит к неспособности воспринимать устную речь.

Островковая доля

Считается ответственной за формирование в человеке сознания. В моменты сопереживания, эмпатии, прослушивания музыки и звуков смеха и плача, наблюдается активная работа островковой доли. Здесь же проходит обработка ощущений отвращения к грязи и неприятным запахам, включая воображаемые стимулы.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг служит своего рода фильтром для нейронных сигналов – принимает всю поступающую информацию и решает, куда какая должна попасть. Состоит из нижней и задней части (таламус и эпиталамус). В этом отделе также реализуется эндокринная функция, т.е. гормональный обмен.

Нижняя часть состоит из гипоталамуса. Этот небольшой плотный пучок нейронов оказывает колоссальное воздействие на весь организм. Помимо регуляции температуры тела, гипоталамус управляет циклами сна и бодрствования. Он также выделяет гормоны, которые отвечают за ощущения голода и жажды. Будучи центром удовольствия, гипоталамус регулирует сексуальное поведение.

Он также напрямую связан с гипофизом и переводит нервную деятельность в эндокринную. Функции гипофиза в свою очередь заключаются в регуляции работы всех желез организма. Электрические сигналы идут от гипоталамуса в гипофиз головного мозга, «приказывая» выработку каких гормонов стоит начать, а каких прекратить.

Промежуточный мозг также включает:

  • Таламус – именно эта часть выполняет функции «фильтра». Здесь сигналы, поступающие от зрительных, слуховых, вкусовых и тактильных рецепторов проходят первичную обработку и распределяются по соответствующим отделам.
  • Эпиталамус – вырабатывает гормон мелатонин, который регулирует циклы бодрствования, участвует в процессе полового созревания, осуществляет контроль эмоций.

Средний мозг

В первую очередь регулирует слуховую и зрительную рефлекторную деятельность (сужение зрачка при ярком свете, поворот головы на источник громкого звука и т.п.). После обработки в таламусе информация идёт в средний мозг.

Читайте также:  Массовое сезонное появление в лесах оленьей кровососки (лосиной блошки)

Здесь происходит её дальнейшая обработка и начинается процесс восприятия, формирования осмысленного звукового и оптического образа. В этом отделе синхронизируется движение глаз и обеспечивается работа бинокулярного зрения.

Средний мозг включает ножки и четверохолмие (два слуховых и два зрительных бугра). Внутри находится полость среднего мозга, объединяющая желудочки.

Продолговатый мозг

Это древнее образование нервной системы. Функции продолговатого мозга заключаются в обеспечении дыхания и сердцебиения. Если повредить этот участок, то человек умирает – кислород перестаёт поступать в кровь, которую больше не перекачивает сердце. В нейронах этого отдела начинаются такие защитные рефлексы как: чихание, моргание, кашель и рвота.

Строение продолговатого мозга напоминает вытянутую луковицу. Внутри неё содержатся ядра серого вещества: ретикулярная формация, ядра нескольких черепных нервов, а также нейронные узлы. Пирамида продолговатого мозга, состоящая из пирамидальных нервных клеток, выполняет проводящую функцию, объединяя кору полушарий и спинной отдел.

Важнейшие центры продолговатого мозга:

  • регуляции дыхания
  • регуляции кровообращения
  • регуляции ряда функций пищеварительной системы

Задний мозг: мост и мозжечок

Строение заднего мозга включает в себя Варолиев мост и мозжечок. Функция моста весьма схожа с его названием, так как состоит он преимущественно из нервных волокон. Мост головного мозга – это, по сути, «шоссе» через которое проходят сигналы, идущие от тела в головной мозг, и импульсы, направляющиеся от нервного центра в тело. По восходящим путям мост мозга переходит в средний мозг.

Мозжечок же имеет куда более широкий спектр возможностей. Функции мозжечка – это координация движений тела и поддержание равновесия. Более того, мозжечок не только регулирует сложные движения, но и способствует адаптации двигательного аппарата при различных нарушениях.

К примеру, эксперименты с использованием инвертоскопа (специальные очки, переворачивающие изображение окружающего мира), показали, что именно функции мозжечка ответственны за то, что при долгом ношении прибора человек не просто начинает ориентироваться в пространстве, но и видит мир правильно.

Анатомически мозжечок повторяет строение больших полушарий. Снаружи покрыт слоем серого вещества, под которым находится скопление белого.

Лимбическая система

Лимбической системой (от латинского слова limbus – край) называют совокупность образований, опоясывающих верхнюю часть ствола. Система включает в себя обонятельные центры, гипоталамус, гиппокамп и ретикулярную формацию.

Основные функции лимбической системы – это адаптация организма к изменениям и регуляция эмоций. Это образование способствует созданию устойчивых воспоминаний, благодаря ассоциациям между памятью и чувственными переживаниями. Тесная связь между обонятельным трактом и эмоциональными центрами приводит к тому, что запахи вызывают у нас такие сильные и чёткие воспоминания.

Если перечислить списком основные функции лимбической системы, то она отвечает за следующие процессы:

  1. Обоняние
  2. Коммуникация
  3. Память: кратковременную и долгосрочную
  4. Спокойный сон
  5. Работоспособность отделов и органов
  6. Эмоции и мотивационная составляющая
  7. Интеллектуальная деятельность
  8. Эндокринные и вегетативные
  9. Частично участвует в формировании пищевого и полового инстинкта

Исследования 2020 года об особенностях речевой деятельности головного мозга

Франкфуртским нейробиологам и экспертам в области изучения фонетики удалось установить, каким образом разделяются функции управления речевым инструментом в головном мозге.

До 2020 года существовало мнение, что разговорная человеческая речь возникает в левой части мозга, а в правой стороне происходит анализ звуков и слов, которые человек произносит.

Другими словами, когда мы хотим изучить произношение английского звука «th», левая половина мозга отвечает за положение зубов и языка, а правое полушарие отслеживает правильное произношение звука. Однако, франкфуртские ученые опровергли эти представления доказательствами.

Как утверждает один из соавторов исследований доктор Кристиан Келль, функции речи рассредоточены по мозговым полушариям в другом порядке. Пока левое полушарие регулирует временные речевые аспекты (к примеру, переход с одной фонетической единицы на другую), половина мозга справа отвечает за звуки.

Чтобы в этом удостовериться, учеными был проведены опыты совместно с экспертами в области фонетики, при котором посредством МРТ проводилось исследование мозговой активности добровольцев в ходе произношения слов.

Тот факт, что функции распределяются подобным образом, нейробиологи из Германии объясняют так: левая часть мозга способна лучше регулировать скоростную мозговую деятельность, а правая — более замедленные действия.

К таким выводам ученые пришли еще в период проведения предыдущего опыта. Добровольцам в ходе этого опыта нужно было отбивать такт ладонью под тиканье метронома. Опыт показал, что левой рукой (ее работу регулирует правая сторона мозга) лучше удается выстукивать ритм в медленном темпе, а правой ладонью (которая находится под контролем левой части мозга) — в быстром.

По заявлению авторов этого опыта, результаты которого были напечатаны в издании Nature Communications, эти выводы совместно с итогами более ранних изысканий в общем дают логическое видение разделения «быстрых» и «медленных» обязанностей между мозговыми полушариями как во время разговора, так и при движении руками.

Ссылка на основную публикацию
Строение и функции гемоглобина
Особенности определения гемоглобина в крови, основные методы диагностики и лечения патологических состояний Общеклинический анализ крови – это первоочередное исследование, назначаемое...
Стоматологическая клиника Дарьял на улице Пришвина — отзывы, адрес и телефон, режим работы — Компьют
Стоматология Дарьял Хотела посмотреть внимательно на их сайт, а туда нужен логин и пароль, опции зарегистрироваться нет, видимо вход только...
Стоматологический инструмент для лечения зубов — центр стоматологии «Тихонова» в Туле
Презентация на тему Стоматологические инструменты Презентация на тему Стоматологические инструменты, предмет презентации: Медицина. Этот материал содержит 12 слайдов. Красочные слайды...
Строение и функции глаза, анатомия глаза
Новая теория, как мозг строит модель мира Это прорывной шаг к построению сильного ИИ Что вы видите на этой картинке?...
Adblock detector