Про эпилепсию и математику
https://www.youtube.com/watch?v=pxQsRpH8frU&feature=youtu.be
Не так давно я снова начал заниматься эпилепсией человека. Тем не менее я никогда не думал, что ее изучение может так много рассказать про нашу психику. Недавно у нас в институте (Институт Аллана) выступал профессор Джозеф Паврици (https://profiles.stanford.edu/josef-parvizi) из Стэнфорда, который рассказывал о том, как они используют больных эпилепсией для выяснения функций коры.
Дело в том, что многим пациентам перед тем как делать хирургию части мозга часто записывают активность нейронов в разных областях и анализируют их активность, чтобы найти участок, где возникает эпилепсия. Болевых рецепторов на самом мозге нет, поэтому на нем возможно проводить эксперименты без анастезии. Один из методов, который позволяет это делать называется электрокортикография или ЭКоГ (https://en.wikipedia.org/wiki/Electrocorticography). В этом случае на поверхность мозга устанавливают сеть электродов, которая покрывает большой участок коры. Затем пациентов просят поделать что-нибудь, например, поговорить или подвигать рукой. Это позволяет определить именно ту активность, которая соответствует определенным действиям. Дело в том, что нейроны всегда активны в мозге (https://www.youtube.com/watch?v=5NubJ2ThK_U), поэтому необходимо выявлять именно ту активность , которая возникает по какой-то причине. Сам процесс выяснения функций отдельных областей называется картированием, т. е. построением карты активности. Таких карт можно построить довольно много (https://www.youtube.com/watch?v=hZAR8_v24k8, https://www.youtube.com/watch?v=tYf4_E7fCRw ) и зачастую они перекрываются в зависимости от метода, который использовался при их построении.
Помимо локализации очага эпилепсии ЭКоГ, позволяет записывать активность нейронов человека в состоянии бодрствования. Для ученых это одна из единственных возможностей увидеть то, как работает кора живого человека на столь детальном уровне. Каждый ЭКоГ электрод позволяет измерить активность нескольких миллионов нейронов на площади около 5мм2. Другие методы, такие как ЭЭГ (https://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography) или МРТ (https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging) обладают гораздо меньшим пространственным и/или временным разрешением, что не позволяет так быстро и точно описывать активность нейронов коры.
В эксперименте профессора Паврици электроды были установлены в различных областях, в том числе в области интрапариентальной борозды (https://en.wikipedia.org/wiki/Intraparietal_sulcus), а также других прилежащих областях. Из предыдущих данных имаджинга было известно, что именно эта область активируется когда человек видит, думает или слышит что-либо связанно с числами. Однако в предыдущих экспериментах не было возможности записывать активность с помощью в ЭкоГ в естественных условиях (https://en.wikipedia.org/wiki/In_vivo ). Отдельный вопрос что для человека является естественными условиями. Вряд ли день, проведенный на больничной койке с электродами в голове можно называть естественным. Но для того, чтобы делать разобраться в активности работы коры живого человека нужно с чего-то начать.
После записи активности, сигнал обрабатывали специальным образом, а именно выделяли компоненты, соответствующие колебаниям около 80 – 200 Hz и оценивали его мощность и затем на основании активности предсказывали говорит человек о числах или нет. На видео хорошо видно, что каждый раз когда женщина говорит числительные вроде 10 минут, несколько дней, пару минут, это приводит к активации области интрапариентальной борозды.
Более того, дальнейшие эксперименты показали, что та же область активируется когда человек выполняет определенные вычисления, например, смотрит на картинку, где сначала показывают 5, затем +, потом 3 и ответ = 8. При этом активации других областей не происходит, когда человек видит символы похожие на цифры, но на самом деле бессмысленными. Таким образом, группе Джозефа Парвици удалось показать, что именно область интрапариетальной борозды в теменной доле действительно активируется при мыслях о числах.
Важно отметить, что картирование мозга сильно отличается от ранних заблуждений вроде френологии (https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology ) - учения, при котором люди верили в то, что даже самые тонкие характеристики вроде чести, доблести и силы воли можно точно локализовать в различных областях мозга. В действительности все гораздо сложнее - каждый участок связан со многими другими и обработка информации представляет из себя скорее сеть взаимодействующих областей наподобие интернета, а не библиотеку, где все разложено по полкам. Методы имаджинга могут в лучшем случае локализовать тот участок сети, который больше всего активируется при выполнении определенной функции, например, во время счета. Иными словами, такой участок является активным узлом сети в процессе обработки информации, что позволяет его измерить и таким образом связать с функцией.
Другими примерами важных узлов сети обработки информации являются зоны Брока (https://en.wikipedia.org/wiki/Broca%27s_area ) и Вернике (https://en.wikipedia.org/wiki/Wernicke%27s_area ), участвующих в процессе формирование и восприятия речи. Для сравнения, можно взглянуть на карту активности коры больших полушарий при прослушивании речи (https://www.youtube.com/watch?v=k61nJkx5aDQ ) и увидеть, что далеко не только зона Вернике активна во время восприятия речи, при этом участвует вся кора. Но это уже совсем другая история.
Связь функций мозга с его активностью является «святым Граалем» нейроученых, которую люди пытаются решить в философии и науке на протяжении нескольких тысяч лет (https://en.wikipedia.org/wiki/Philosophy_of_mind ). Отчасти сложность связана с тем, что что функции распределены по различным областям, что делает их трудными для измерения. Но есть надежда, что новые методы имаджинга и обработки данных позволят нам рано или поздно понять из чего состоит наш внутренний мир на языке активности мозга.
#нейротоля
https://www.youtube.com/watch?v=pxQsRpH8frU&feature=youtu.be
Не так давно я снова начал заниматься эпилепсией человека. Тем не менее я никогда не думал, что ее изучение может так много рассказать про нашу психику. Недавно у нас в институте (Институт Аллана) выступал профессор Джозеф Паврици (https://profiles.stanford.edu/josef-parvizi) из Стэнфорда, который рассказывал о том, как они используют больных эпилепсией для выяснения функций коры.
Дело в том, что многим пациентам перед тем как делать хирургию части мозга часто записывают активность нейронов в разных областях и анализируют их активность, чтобы найти участок, где возникает эпилепсия. Болевых рецепторов на самом мозге нет, поэтому на нем возможно проводить эксперименты без анастезии. Один из методов, который позволяет это делать называется электрокортикография или ЭКоГ (https://en.wikipedia.org/wiki/Electrocorticography). В этом случае на поверхность мозга устанавливают сеть электродов, которая покрывает большой участок коры. Затем пациентов просят поделать что-нибудь, например, поговорить или подвигать рукой. Это позволяет определить именно ту активность, которая соответствует определенным действиям. Дело в том, что нейроны всегда активны в мозге (https://www.youtube.com/watch?v=5NubJ2ThK_U), поэтому необходимо выявлять именно ту активность , которая возникает по какой-то причине. Сам процесс выяснения функций отдельных областей называется картированием, т. е. построением карты активности. Таких карт можно построить довольно много (https://www.youtube.com/watch?v=hZAR8_v24k8, https://www.youtube.com/watch?v=tYf4_E7fCRw ) и зачастую они перекрываются в зависимости от метода, который использовался при их построении.
Помимо локализации очага эпилепсии ЭКоГ, позволяет записывать активность нейронов человека в состоянии бодрствования. Для ученых это одна из единственных возможностей увидеть то, как работает кора живого человека на столь детальном уровне. Каждый ЭКоГ электрод позволяет измерить активность нескольких миллионов нейронов на площади около 5мм2. Другие методы, такие как ЭЭГ (https://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography) или МРТ (https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging) обладают гораздо меньшим пространственным и/или временным разрешением, что не позволяет так быстро и точно описывать активность нейронов коры.
В эксперименте профессора Паврици электроды были установлены в различных областях, в том числе в области интрапариентальной борозды (https://en.wikipedia.org/wiki/Intraparietal_sulcus), а также других прилежащих областях. Из предыдущих данных имаджинга было известно, что именно эта область активируется когда человек видит, думает или слышит что-либо связанно с числами. Однако в предыдущих экспериментах не было возможности записывать активность с помощью в ЭкоГ в естественных условиях (https://en.wikipedia.org/wiki/In_vivo ). Отдельный вопрос что для человека является естественными условиями. Вряд ли день, проведенный на больничной койке с электродами в голове можно называть естественным. Но для того, чтобы делать разобраться в активности работы коры живого человека нужно с чего-то начать.
После записи активности, сигнал обрабатывали специальным образом, а именно выделяли компоненты, соответствующие колебаниям около 80 – 200 Hz и оценивали его мощность и затем на основании активности предсказывали говорит человек о числах или нет. На видео хорошо видно, что каждый раз когда женщина говорит числительные вроде 10 минут, несколько дней, пару минут, это приводит к активации области интрапариентальной борозды.
Более того, дальнейшие эксперименты показали, что та же область активируется когда человек выполняет определенные вычисления, например, смотрит на картинку, где сначала показывают 5, затем +, потом 3 и ответ = 8. При этом активации других областей не происходит, когда человек видит символы похожие на цифры, но на самом деле бессмысленными. Таким образом, группе Джозефа Парвици удалось показать, что именно область интрапариетальной борозды в теменной доле действительно активируется при мыслях о числах.
Важно отметить, что картирование мозга сильно отличается от ранних заблуждений вроде френологии (https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology ) - учения, при котором люди верили в то, что даже самые тонкие характеристики вроде чести, доблести и силы воли можно точно локализовать в различных областях мозга. В действительности все гораздо сложнее - каждый участок связан со многими другими и обработка информации представляет из себя скорее сеть взаимодействующих областей наподобие интернета, а не библиотеку, где все разложено по полкам. Методы имаджинга могут в лучшем случае локализовать тот участок сети, который больше всего активируется при выполнении определенной функции, например, во время счета. Иными словами, такой участок является активным узлом сети в процессе обработки информации, что позволяет его измерить и таким образом связать с функцией.
Другими примерами важных узлов сети обработки информации являются зоны Брока (https://en.wikipedia.org/wiki/Broca%27s_area ) и Вернике (https://en.wikipedia.org/wiki/Wernicke%27s_area ), участвующих в процессе формирование и восприятия речи. Для сравнения, можно взглянуть на карту активности коры больших полушарий при прослушивании речи (https://www.youtube.com/watch?v=k61nJkx5aDQ ) и увидеть, что далеко не только зона Вернике активна во время восприятия речи, при этом участвует вся кора. Но это уже совсем другая история.
Связь функций мозга с его активностью является «святым Граалем» нейроученых, которую люди пытаются решить в философии и науке на протяжении нескольких тысяч лет (https://en.wikipedia.org/wiki/Philosophy_of_mind ). Отчасти сложность связана с тем, что что функции распределены по различным областям, что делает их трудными для измерения. Но есть надежда, что новые методы имаджинга и обработки данных позволят нам рано или поздно понять из чего состоит наш внутренний мир на языке активности мозга.
#нейротоля
About epilepsy and math
https://www.youtube.com/watch?v=pxQsRpH8frU&feature=youtu.be
Not so long ago, I began to deal with human epilepsy again. Nevertheless, I never thought that her study could tell so much about our psyche. Recently, Professor Joseph Pavrici (https://profiles.stanford.edu/josef-parvizi) from Stanford spoke at our institute (Allan Institute), who talked about how they use patients with epilepsy to find out the functions of the cortex.
The fact is that many patients before doing surgery on a part of the brain often record the activity of neurons in different areas and analyze their activity to find the area where epilepsy occurs. There are no pain receptors on the brain itself, so it is possible to conduct experiments on it without anesthesia. One of the methods that allows you to do this is called electrocortography or ECoG (https://en.wikipedia.org/wiki/Electrocorticography). In this case, a network of electrodes is installed on the surface of the brain, which covers a large area of the cortex. Patients are then asked to do something, for example, talk or move their hands. This allows you to determine exactly the activity that corresponds to certain actions. The fact is that neurons are always active in the brain (https://www.youtube.com/watch?v=5NubJ2ThK_U), therefore it is necessary to identify exactly the activity that occurs for some reason. The process of elucidating the functions of individual regions is called mapping, i.e., building an activity map. You can build quite a lot of such cards (https://www.youtube.com/watch?v=hZAR8_v24k8, https://www.youtube.com/watch?v=tYf4_E7fCRw) and often they overlap depending on the method used at their construction.
In addition to localizing the focus of epilepsy, ECoG allows you to record the activity of human neurons in the waking state. For scientists, this is one of the only opportunities to see how the bark of a living person works on such a detailed level. Each ECoG electrode allows you to measure the activity of several million neurons in an area of about 5 mm2. Other methods, such as EEG (https://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography) or MRI (https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging) have much lower spatial and / or temporal resolution, which does not allows you to quickly and accurately describe the activity of cortical neurons.
In the experiment of Professor Pavrici, electrodes were installed in various areas, including the area of the intra-parietal groove (https://en.wikipedia.org/wiki/Intraparietal_sulcus), as well as other adjacent areas. From previous imagery data, it was known that this area is activated when a person sees, thinks, or hears something related to numbers. However, in previous experiments it was not possible to record activity using EcoG in vivo (https://en.wikipedia.org/wiki/In_vivo). A separate question is what is natural for a person. It is unlikely that the day spent in a hospital bed with electrodes in the head can be called natural. But in order to do understand the activity of the cortex of a living person, you need to start somewhere.
After recording the activity, the signal was processed in a special way, namely, the components corresponding to the fluctuations of about 80 - 200 Hz were isolated and its power was estimated, and then, based on the activity, the person was predicted whether the numbers were true or not. The video clearly shows that every time a woman speaks numerals like 10 minutes, several days, a couple of minutes, this leads to the activation of the area of the intra-parietal groove.
Moreover, further experiments showed that the same area is activated when a person performs certain calculations, for example, looks at the picture, where first they show 5, then +, then 3 and the answer = 8. At the same time, activation of other areas does not occur when a person sees characters similar to numbers, but actually meaningless. Thus, the Joseph Parvici group was able to show that it is the area of the intraparietal sulcus in the parietal lobe that is really activated when thinking about numbers.
It is important to note that brain mapping is very different from early fallacies like phrenology (https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology) - a teaching in which people believed that even the most subtle characteristics like honor, valor and willpower can be accurately localized in various areas of the brain. In reality, everything is much more complicated - each site is connected with many others and information processing is more like a network of interacting areas like the Internet, rather than a library where everything is laid out on shelves. Imaging methods can at best localize the part of the network that is most activated when performing a certain function, for example, during the count. In other words, such a site is an active network node in the process of processing information, which allows it to be measured and thus associated with a function.
Other examples of important nodes
https://www.youtube.com/watch?v=pxQsRpH8frU&feature=youtu.be
Not so long ago, I began to deal with human epilepsy again. Nevertheless, I never thought that her study could tell so much about our psyche. Recently, Professor Joseph Pavrici (https://profiles.stanford.edu/josef-parvizi) from Stanford spoke at our institute (Allan Institute), who talked about how they use patients with epilepsy to find out the functions of the cortex.
The fact is that many patients before doing surgery on a part of the brain often record the activity of neurons in different areas and analyze their activity to find the area where epilepsy occurs. There are no pain receptors on the brain itself, so it is possible to conduct experiments on it without anesthesia. One of the methods that allows you to do this is called electrocortography or ECoG (https://en.wikipedia.org/wiki/Electrocorticography). In this case, a network of electrodes is installed on the surface of the brain, which covers a large area of the cortex. Patients are then asked to do something, for example, talk or move their hands. This allows you to determine exactly the activity that corresponds to certain actions. The fact is that neurons are always active in the brain (https://www.youtube.com/watch?v=5NubJ2ThK_U), therefore it is necessary to identify exactly the activity that occurs for some reason. The process of elucidating the functions of individual regions is called mapping, i.e., building an activity map. You can build quite a lot of such cards (https://www.youtube.com/watch?v=hZAR8_v24k8, https://www.youtube.com/watch?v=tYf4_E7fCRw) and often they overlap depending on the method used at their construction.
In addition to localizing the focus of epilepsy, ECoG allows you to record the activity of human neurons in the waking state. For scientists, this is one of the only opportunities to see how the bark of a living person works on such a detailed level. Each ECoG electrode allows you to measure the activity of several million neurons in an area of about 5 mm2. Other methods, such as EEG (https://en.wikipedia.org/wiki/Electroencephalography) or MRI (https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging) have much lower spatial and / or temporal resolution, which does not allows you to quickly and accurately describe the activity of cortical neurons.
In the experiment of Professor Pavrici, electrodes were installed in various areas, including the area of the intra-parietal groove (https://en.wikipedia.org/wiki/Intraparietal_sulcus), as well as other adjacent areas. From previous imagery data, it was known that this area is activated when a person sees, thinks, or hears something related to numbers. However, in previous experiments it was not possible to record activity using EcoG in vivo (https://en.wikipedia.org/wiki/In_vivo). A separate question is what is natural for a person. It is unlikely that the day spent in a hospital bed with electrodes in the head can be called natural. But in order to do understand the activity of the cortex of a living person, you need to start somewhere.
After recording the activity, the signal was processed in a special way, namely, the components corresponding to the fluctuations of about 80 - 200 Hz were isolated and its power was estimated, and then, based on the activity, the person was predicted whether the numbers were true or not. The video clearly shows that every time a woman speaks numerals like 10 minutes, several days, a couple of minutes, this leads to the activation of the area of the intra-parietal groove.
Moreover, further experiments showed that the same area is activated when a person performs certain calculations, for example, looks at the picture, where first they show 5, then +, then 3 and the answer = 8. At the same time, activation of other areas does not occur when a person sees characters similar to numbers, but actually meaningless. Thus, the Joseph Parvici group was able to show that it is the area of the intraparietal sulcus in the parietal lobe that is really activated when thinking about numbers.
It is important to note that brain mapping is very different from early fallacies like phrenology (https://en.wikipedia.org/wiki/Phrenology) - a teaching in which people believed that even the most subtle characteristics like honor, valor and willpower can be accurately localized in various areas of the brain. In reality, everything is much more complicated - each site is connected with many others and information processing is more like a network of interacting areas like the Internet, rather than a library where everything is laid out on shelves. Imaging methods can at best localize the part of the network that is most activated when performing a certain function, for example, during the count. In other words, such a site is an active network node in the process of processing information, which allows it to be measured and thus associated with a function.
Other examples of important nodes
У записи 16 лайков,
2 репостов,
1608 просмотров.
2 репостов,
1608 просмотров.
Эту запись оставил(а) на своей стене Анатолий Бучин
