Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

ну, за эволюцию!

Согласно "гипотезе пьяной обезьяны", предрасположенность представителей большинства человеческих культур  к употреблению алкоголя объясняется тем, что тяга к этанолу дает приматам некоторое эволюционное преимущество: концентрация этанола повышается в спелых фруктах, так что предпочитающие запах этанола в смеси с фруктовым в среднем получают больше калорий, чем их трезвые собратья. Гипотеза подвергалась некоторому сомнению из-за того, что не было данных об употреблении алкоголя обезьянами в природе, но потом их нашли.

Верветки (они же зеленые обезьяны, Chlorocebus sabaeus), завезенные на остров Сент-Китс в Карибском море, сперва стали есть перебродившие стебли сахарного тростника на полях, а после развития туризма перешли к добыче этанола путем систематического воровства коктейлей у туристов и налетами на бары (https://www.youtube.com/watch?v=pmnzIhbX2bg). Жители острова рассказывают, что верветка хорошо идет на кокосовое молоко с ромом. С обезьянами провели систематическое исследование*: оценку пристрастий верветок к раствору сахара и спирта в сравнении с просто раствором сахара (спирт добавляли в разных концентрациях для оценки предпочтений: 7.5, 10, 15, 20%). Бутылки с напитками были доступны обезьянам полчаса два раза в день, и наблюдатели оценивали объемы выпитого и последующее поведение. 17% верветок устойчиво потребляли не менее 200 мл 15% спирта в день, еще столько же пили либо меньшие объемы 15%, либо предпочитали более слабые концентрации. Обе категории составляли преимущественно молодые обезьяны обоих полов, среди взрослых оставались пьющими только те, кто начал пить будучи молодым, а уже повзрослевшие к моменту первого контакта с алкоголем оставались трезвенниками (исследование продолжалось 3 года). Обезьяны-трезвенники предпочитали воду с сахаром просто воде. Поведение пьющих обезьян более менее-соответствовало человеческому спектру: от "пока не упадет" до приставания к окружающим и попыток совершать акробатические трюки.

Позднее появилась возможность пронаблюдать за предпочтениями к алкоголю у шимпанзе в природе** (Bossou, Guinea, West Africa, 1995 - 2012). Дело в том, что местные жители для соответствующих нужд собирают сок пальмы рафия: ствол пальмы надрезается, сок стекает в сосуд, где начинает сбраживаться. Получается бражка с содержанием этанола от 3.1% до 6.9%. Шимпанзе применяют специальные инструменты для добычи жидкости из этих сосудов с маленьким отверстием - губки из жеваных листьев. За 17 лет наблюдений за шимпанзе в данной местности было зарегистрировано 51 случаев добычи браги, в которых участвовали 13 особей - ровно половина группы. Остальные придерживались трезвого образа жизни.

* FR Ervin et al.  Voluntary consumption of beverage alcohol by vervet monkeys: population screening, descriptive behavior and biochemical measures. Pharmacol Biochem Behav, 1990

** KJ Hockings et al. Tools to tipple: ethanol ingestion by wild chimpanzees using leaf-sponges. R. Soc. open. sci., 2015

мелкотемье

Jena et al. Gut-Brain Axis in the Early Postnatal Years of Life: A Developmental Perspective, Front. Integr. Neurosci., 05 August 2020
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnint.2020.00044/full?utm_source=F-AAE&utm_medium=EMLF&utm_campaign=MRK_1401267_55_Neuros_20200811_arts_A

Обзор про то, как кишечные бактерии могут влиять на развитие мозга (статья в открытом доступе). Есть ряд достаточно очевидных вещей - бактерии производят вещества, которые необходимы нашему организму, и присутствие которых детектируется рецепторами нервной системы кишечника, которые передают сигналы отросткам вагуса, или блуждающего нерва - основного нерва, по которoму сигналы от внутренних органов попадают в мозг.

Из неочевидного мне понравилось три фрагмента. Один про микроглию, это имунные клетки мозга, которые в мозге контролируют имунный ответ, развитие синапсов (путем разрушения ненужных), и вообще всякого рода утилизацию ненужного и рост нужного на его месте. Так вот, в экспериментах на мышах, стерильных в смысле микрофлоры кишечника, показано, что у них микроглия имеет аномальную морфологию и скорость развития. Причем это можно починить, если колонизировать кишечник стерильных мышей нормальной микрофлорой. Эти самые стерильные мыши страдают тревожным расстройствами. Причем после некоторго критического периода в развитии мышонка колонизация кишечника микрофлорой уже от тревожных расстройств не помогает.

Второе про то, что некоторые липополисахариды оболочек бактерий умеют проходить гематоэнцефалический барьер - физиологическую "границу" между кровью и мозгом. Инъекции этих липополисахаридов вызывают уменьшение исследовательской активности и внимания к новым объектам. Липополисахариды могут присоединяться к рецепторам как микроглии мозга, так и вагусного нерва. Такое падение интереса к окружающему миру часто сопровождает инфекции.

Наконец, про нейромедиаторы (которые используются в нервной системе для передачи сигналов между нейронами). Во-первых, бактерии их любят и в их присутствии лучше растут. Во-вторых, они прекрасно умеют сами вырабатывать медиаторы. Например, кишечная палочка делает серотонин, лактобациллы и бифидобактерии производят GABA (гаммааминмасляную кислоту), лактококки и лактобациллы бодяжат дофамин. Подозрения о том, что продукция медиаторов в кишечнике и их уровень в мозге связаны, ходят уже давно, но медиаторы вроде бы не должны хорошо пересекать гематоэнцефалический барьер и влиять на мозг напрямую. Однако, штука в том, что эти медиаторы работают и в периферической нервной системе, и, в частности, воздействуют на окончaния вагусного нерва. То есть, бактерии коммуницируют с нами при помощи наших же медиаторов, посылaют сигналы в мозг, используя при том нашу же инфраструктуру - вагус - в качестве кабеля. Это ловко. Медиаторы в большинстве своем делаются из аминокислот. Мне нравится воображать, что когда ты поел как следует белка, скажем, сыру откусил, бактерии начинают радостно суетиться, кричать "майна-вира", "давай-давай", "сюда заноси". А когда не ешь, они осуждающе молчат.

чем сердце успокоится

В комментариях к уже довольно старому посту мне укоризненно указали на то, что концепция предсказательного кодирования не нова, и уж "лет 25 как". Между прочим, это даже более правильно, чем считал сам указывавший. Идея организации мозга как предсказательной машины была впервые высказана еще Гельмгольцем (в 1860, если память мне не изменяет). Почему именно теперь она интенсивно обсуждается снова и в чем ее важность? На мой (субъективный, ничем кроме наблюдения за окружающим миром не обоснованный) вгляд, в нейробиологии именно сейчас происходит та самая пресловутая смена научной парадигмы, и предсказательное кодирование (predictive coding) - побеждающая парадигма, в которой всем нам предстоит некоторое время существовать. Буквально еще года два назад людям на конференциях надо было разъяснить, что такое predictive coding, а теперь буквально каждый уже что-то слышал. В последние годы наблюдается вал работ на эту тему. Тому (на мой субъективный ...) есть несколько причин.

1. Более-менее окончательный крах иерархического подхода к восприятию стимулов и к работе мозга вообще, который долго доминировал в нейрофизиологии. Этот подход расцвел в 60-70 года двадцатого века, и ассоциируется с метафорой "нейрона бабушки" (grandmother neuron) - теоретического концепта постепенного восходящего усложнения обработки стимула, с комбинированием простых элементов стимула во все более сложные на каждом следующем этапе анализа, и результирующим "нейроном бабушки" - высокоспециализированным нейроном, реагирующим только на определенный сложный объект - изображение бабушки. Проблемы с этой идеей начались давно, и были как теоретическими, так и экспериментальными. Теоретики говорили, что бабушка состоит из огромного числа признаков, причем нестабильных. Скажем, одних только разных положений головы (а значит - отдельно носа, глаз, ушей и прочего) будет великое множество. Нейроны нижних элементов иерархии реагируют только на самые простые стимулы (например, нейроны первичной зрительной коры - на ориентацию линий), и реагируют с высокой избирательностью, отчего на каждом этапе анализа комбинаций бабушкиных характеристик возможно множество, и каждая из них имеет право в конечном итоге быть частью бабушки, то есть, альтернативных и равноценных результирующих "нейронов бабушки" должно быть столько, что на одну несчастную бабушку не хватит всей коры. Анатомы говорили, что мозг, и особенно кора, не состоит исключительно из восходящих связей, что связи между зонами коры практически всегда двусторонние. Более того, мощные обратные связи отправляются, например, из зрительной коры в зрительный таламус, а таламус - первая "передаточная станция" на пути зрительнои информации от сетчатки глаза в кору, вроде бы очень низкоуровневая, для чего же тогда таламусу информация от коры? Нейрофизиологи, работавшие с высоко-абстрактными нейронами, такими как "нейрон Дженнифер Энистон" говорили, что этот нейрон реагирует не только на само изображение актрисы, но и на ее имя, написанние на бумаге, и даже на изображения другой актрисы, игравшей с Дженнифер Энистон в одном сериале. То есть, эти нейроны не отражают только один специальный стимул, а скорее обслуживают некое облако смыслов.
После расставания с иерархическим подходом возник некоторый теоретический вакуум, в котором каждый мозговед тихо дрейфовал в своем направлении, поскольку к нему не прилагалась внешняя сила. Это разнонаправленное движение привело к накоплению большого объема разрозненных фактов, см пункты 2-3.

2. Многочисленные работы, описывающие миркоструктуру разных областей коры и связи областей друг с другом, постепенно привели к пониманию того, что кора имеет общий план входящих-исходящих связей. Большиство областей шестислойно, при этом четвертый слой, особенно хорошо заметный в первичных сенсорных областях, например, в первичной зрительной коре, называется гранулярным, потому что нейроны в нем в основном кругловатых форм. Слои над ним и под четвертым, соответственно, супрагранулярные и инфрагранулярные. В них гораздо больше пирамидных нейронов. Все это скучное вступление нужно как подводка к тому, что существует определенный паттерн связей между областями: "входящие" попадают в инфрагранулярные слои, а исходящие начинаются из супрагранулярных*. Все это было бы неважно, если б не возникновение новых методических подходов к регистрации сигналов внутри коры. Это прежде всего повсеместное распространение матриц микроэлектродов для регистрации ответов множества индивидуальных нейронов в экспериментах на животных, и 7-Тесла МРТ машины, разрешение которых уже достаточно чтобы анализировать суммарную активность в коре послойно на людях. То есть, теперь можно не только строить модели предсказательного кодирования, но и тестировать их экспериментально. Если очень обобщить имеющиеся модели (а их имеется как минимум пять), их суть в том, чтобы передавать для дальнейшего анализа по возможности только ту информацию, которая отличается от предсказания. Предсказание здесь - отсутствие изменений в потоке входящей информации: если мы смотрим на шкаф, его цвет не менялся в прошлом и теперь не изменится, предсказание - через секунду шкаф будет того же цвета, что и сейчас. Всякое отклонение от предсказание называется ошибкой предсказания (prediction error). Предполагается, что вверх по сенсорной системе передаются в основном ошибки предсказания, а обратно сверху вниз приходят разнообразные предсказания. Предсказания - это по сути ингибирующие сигналы, подавляющие активность воспринимающих нейронов, потому что зачем обрабатывать отсутствие изменений? Такая система теоретически позволяет снизить энергетические затраты на обработку информации, потому что уменьшается общее количество импульсов нейронов, на которые тратится довольно много. Если раньше все это было чистейшей теорией, то теперь берет разгон экспериментальное тестирование - мы же теперь знаем, где конкретно надо ловить входящие предсказания, а где - исходящие ошибки предсказаний.

3. Кроме того, уже есть косвенные данные в пользу предсказательной организации мозга. Например, работы по self-suppression и internal forward model, которые я уже упоминала вот тут: https://catta.livejournal.com/164859.html?nc=38#comments. Или бесконечное количество работ по адаптации нейронов к повторяющемуся стимулу, когда ответ на неизменный стимул падает. И ряд интересных новых исследований, в которых стимулы испытуемым предъявляются так, чтобы можно было анализировать отдельно эффекты повторения и эффекты ожидаемости (напр., Summerfield et al., 2011). В них изображения предъявляются парами, при этом в каждой паре они бывают одинаковые или разные, и пропорция одинаковых к разным меняется как 80/20 или 20/80. В этом случе ожидаемой может быть как неизменная пара (высокий уровень повторности), так и пара, где изображения разные (низкий уровень повторности). В таких экспериментах удалось показать, что можно локализовать активности коры, зависящие от ожидаемости или от повторности. Любопытно, что сигналы, отражающие ожидаемость (предсказательность), похоже, возникают только в присутствии сознания. И это, в числе прочего, подводит нас к пункту 4.

4. Какой от всего этого прок? Ну, например, наличие целого процесса, возможного только в присутствии сознания, дает нам новый экспериментальный подход к изучению сознания. Но главным (для меня) профитом от теории предсказательного кодирования является установка на места некоторых явлений, до того (для меня) висевших в пространстве отдельно друг от друга. Например, богатство осцилляторного поведения корковых сетей и связь его с когнитивными процессами. Теперь оно хорошо совмещается с осцилляторным по сути процессом корректировки предсказания в ряде итераций обмена сигналами между областями коры. Или внутрикорковое хранение памяти: в такой системе память - фактически и есть набор всех возможных предсказаний и корреляций между разными предсказаниями, и не требует отдельного механизма. Всякого рода стойкие ошибки восприятия, многие иллюзии, поведенческое удивление от неожиданности, да много чего хорошо ложится на эту теорию.

Останется эта теория в веках или булькнет - кто знает. Для меня интерес как раз и состоит в том, что мы имеем шанс пронаблюдать весь цикл от зарождения нового мейнстрима до его закономерного (триумфального либо разгромного) конца.

-------
Полезные обзоры:

M.W. Spratling. A review of predictive coding algorithms. Brain and Cognition, 2016

Andre M. Bastos , W. Martin Usrey, Rick A. Adams, George R. Mangun, Pascal Fries, and Karl J. Friston. Canonical microcircuits for predictive coding. Нурон, 2012

Grotheer, Kovács G. Can predictive coding explain repetition suppression? Cortex, 2016

Peter Kok and Floris P. de Lange. Predictive Coding in Sensory Cortex. chapter in: An Introduction to Model-Based Cognitive Neuroscience pp 221-244, 2015


-------
* С рядом оговорок, например, относительно подкорковых входов, приходящих преимущественно в слой 4, и относительно полностью агранулярных зон.

фон Гумбольдт и электрические угри

Catania, The Astonishing Behavior of Electric Eels. Front. Integr. Neurosci., 2019
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnint.2019.00023/full?utm_source=F-AAE&utm_medium=EMLF&utm_campaign=MRK_1056122_55_Neuros_20190730_arts_A

Обзор про жизнь и быт электрического угря (в открытом доступе). В начале захватывающая историческая вставка про значение угрей для науки.

Считается, что именно электрически оснащенные рыбы спровоцировали использование электричества человеком, и в частности вдохновили Питера ван Мушенбрука на создание лейденской банки (а вы, небось, тоже думали, что лейденская она по имени изобретателя? а вот и нет - по имени города). Лейденская банка позволяла впервые получить электрическую искру, и долбануть ею. Довольно быстро возник научный вопрос: является ли электричество в банке аналогичным природному электричеству животных? Экспериментально было установлено, что рыбаки и ученые-философы, испытавшие на себе действие как банки, так и электрического ската, уверенно считают их одинаково забористымы штуками. А если поставить философов в кольцо и велеть держаться за руки, то можно долбануть вдоль философской цепочки как банкой, так и скатом. Однако скат дает всего 50 вольт, и не может произвести искры, и оттого было неясно, передается ли животное электричество через промежуток воздуха, как искусственное во время искры.

Электрический же угорь умеет генерировать ток в 400-600 вольт. Этим он привлек фон Гумбольдта, который решил добыть угрей во время своего путешествия в Южную Америку. Сперва качество приобретенных угрей не удовлетворяло научным стандартом - аборигены, не будучи дураками, сперва примаривали угрей растительными ядами, и угри выходили недостаточно бодрыми для науки. Но в конечном итоге Гумбольдту удалось найти рыбаков, которые "охотились на угрей лошадьми". По свидетельству Гумбольдта, процесс выглядел так: около 30 лошадей и мулов загнали в пруд, где водились угри, угри атаковали лошадей, убив двоих и истощив свой заряд, после чего были добыты рыбаками.
Впоследствие уже Фарадей смог получить искру от электрического угря, подводя к плюсу и минусу угря - голове и хвосту - медные отводящие электроды, и тем доказал тождественность животного и искусственного электричества.

Дальше тоже интересно, про охоту угря. Угорь умеет испускать два типа разрядов из своего электрооргана: с низкой частотой и амплитудой, и с высокой частотой и амплитудой. Первый тип используется для электрорецепции, второй - для обездвиживания добычи. Активная электрорецепция по сути помогает найти проводники, среди которых попадается рыба, выдавая в воду разряды и слушая ответ. В одном из экспериментов угорь атаковал проводящие угольные стрежни, если спева его атаку провоцировали искусственным дерганием дохлой рыбешки, то есть он сперва начинал плыть к рыбе, но потом менял направление и бросался на угольный стержень. А пластиковые стержни игнорировал. Механизм парализующего высокочастотного-высокоамплитудного разряда в том, что угорь удаленно активирует периферические мотонейроны рыбы. В результате все мышцы добычи сокращаются одновременно, она замирает в той позе, в какой ее застал разряд, и угорь ее съедает. Если угорь не успевает доплыть до рыбы, то она размораживается и уплывает без особого вреда для себя. Причем боевые разряды угря оптимизированы настолько, что в начале идет "дуплет" - два низкочастотных импульса, а уж потом серия высокочастотных, такая система наиболее эффективна для вовлечения мотонейронов, а кроме того, дуплет заставляет рыбу дернуться, и угорь ее легко обнаруживает. Электроорган располагается вдоль всего тела, и при разряде положительный полюс расположен у головы, а отрицательный - у хвоста, в результате чего максимально эффективен угорь согнутый в дугу, с рыбой аккурат между головой и хвостом. Этот прием используется взрослыми угрями против крупной и опасной добычи, а угрями-недорослями со слабым электрошокером - против любой.

орел не ловит мух, потому что не может

Healy et al. Metabolic rate and body size are linked with perception of temporal information. Animal Behaviour, 2013
(в свободном доступе тут: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3791410/)

Из категории "вроде бы очевидно, но как-то в голову не приходило". Чтобы ловить добычу, надо видеть, как она движется. Чтобы видеть, как она движется, надо иметь соответствующее временнОе разрешение зрительной системы. Высокое временное разрешение стоит дороже метаболически - нейронам надо производить больше импульсов в единицу времени. Временное разрешение зрительной систумы можно пиблизительно оценить с помощью critical flicker fusion frequency (CFF) - критической частоты слития мельканий. Это самая низкая частота, при которой отдельные вспышки света становятся неразличимы и воспринимаются как непрерывый свет. Чем крупнее тушка, тем больше ее инерция, и, соответственно, тем сложнее двигать ее быстро. Чем быстрее метаболизм, тем двигать проще. Соответственно, временное разрешение зрительной системы (измеренное как CFF) тем выше тем ниже, чем больше размер тела, и тем выше, чем выше уровень метаболизма (дополнительный фактор - дневной или ночной образ жизни вида, при ночном критическая частота слиия мельканий всегда ниже). Причем у позвоночных эффект не зависит от филогенетического положения.
Пояснительные картинки:

Как видит траекторию движения суслика другой сусликк, и как очень поиблизительно видит движения суслика сова, у которой из-за приспособления к сумеречному зрению снижена CFF:


Соответственно, приспособление к охоте на добычу определенного размера и скорости ведет к адаптации зрительной системы хищника к оптимальным значеним CFF, которые позволяют видеть движение, но не приводят к черезмерным тратам энергии на зрение.

Схема из другой статьи на сходную тему (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2019.00716/full?utm_source=F-AAE&utm_medium=EMLF&utm_campaign=MRK_1046250_55_Neuros_20190718_arts_A), сверху вниз, справа серым показана CFF:
- реальная траектория движения
- что видит падальная муха
- что видит мухоловка, которая ест мух
- что видит суслик
- что видит собака, которая может поймать и заточить суслика
- что видим мы (это потому что кто-то слишком много ел)
- что видит крыса (ей не надо, она ночная)
- что видит кожистая черепаха (самая крупная из морских черепах, длина тела до 2.6м, размах ласт до 2.5м, вес до 916 кг).



То есть, не имеет смысла мельтешить перед слоном.

продолжаем разговор

В продолжение рассуждений о восприятии внутреннего голоса (отсюда: https://catta.livejournal.com/163869.html). Мне пришло в голову посмотреть, что сейчас пишут о нейрофизиологии внутренней речи, и оказалось, что как раз недавно вышла интересная работа:

Whitford, Pearson, Griffiths, Luque, Harris, Spencer, Le Pelley
Neurophysiological evidence of efference copies to inner speech.
eLife 2017

В ней рассматривается вопрос о том, существует ли подавление собственного сигнала (self-suppression) в случае внутренней речи. Известно, что сигналы, которые человек производит сам, а, значит, может предсказать те ощущения, которые они вызовут, субъективно воспринимаются менее заметными и значимыми. Простые примеры - невозможность пощекотать самого себя, или отсутствие вздрагивания в ответ на резкий звук, когда чашку разбил ты сам. Теория объясняющая этот эффект называется internal forward model (IFM) и предполагает наличие двух копий команды, которая отдается мозгом для осуществления какого-либо действия (прежде всего двигательного). Одна копия уходит "к мышцам" и обеспечивает нужное движение, а вторая идет в те области мозга, куда впоследствие придет информация о том, какое движение было совершено на самом деле. Смысл такой системы в том, чтобы постоянно сравнивать желаемое с действительным и корректировать действие по мере совершения. Чем меньше расхождение между предказанием и реальностью, тем меньше ответ нервной системы на стимул. Поэтому ткнуть пальцем в бок самого себя и быть ткнутым пальцем соседа в смысле ощущений совсем не одно и то же: про себя ты прекрасно знаешь и куда ткнешь, и с какой силой, и когда. Копия команды для внутреннего использования называется эфферентной копией сигнала.

Подавление сигнала существует и для восприятия звуков. Известно, что звук вызывает в слуховой коре стереотипный ответ ("вызванный потенциал"), и ранний компонент этого ответа - N1 - чувствителен к интенсивности звука. Те звуки, которые человек производит сам, генерируют N1 меньшей амплитуды, чем такие же звуки, услышанные со стороны. В том числе и звуки произносимой речи. Интересно, что подавление возникает только при оправдывании предсказания, к примеру, если человек будет слышать звуки своей речи через наушники с некоторой задержкой, то N1-подавления не произойдет. Группа Whitford взялась проверить, существует ли N1-подавление в случае внутренней речи. Их интересовало, есть ли эфферентная копия звуков внутренней речи, то есть, фактически - ставит ли мозг сам себя в известность о действиях внутреннего голоса.

Они поставили довольно замысловатый эксперимент, потому что в случае внутренней речи нет звуков, а, значит, нет и вызванного потенциала на звук. Поэтому участники должны были в определенний момент произносить заданный звук про себя, но при этом им в тот же самый момент проигрывали звук извне, таким образом, чтобы внутренние и внешние звуки иногда совпадали, а иногда различались. Оказалось, что при совпадении звуков возникает N1-подавление сигнала, а если звуки не совпадают, то его нет. Вероятно, в норме человек все-таки осознает, когда говорит он сам, и происходит это похожим образом для звучащей речи и для внутренней. При условии, что мозги не изменились радикально, "древние люди", как мне кажется, тоже это осознавали.

(no subject)

Я ни разу не генетик, но такую штуку просто нельзя пропустить.
Герой вот этого рассказа про глаукому http://catta.livejournal.com/141340.html сегодня очень будничным тоном рассказал нам, что они отредактировали геном взрослой живой мыши безо всякого вреда для нее: взяли мышей, у которых сетчатка экспрессирует флуоресцентный белок, и с помощью технологии CRISPR/Cas вырезали ген флюоресцентного белка. Флуоресценция пропала, а функциональность сетчатки полностью сохранилась, и морфология тоже. Изюминка этой работы в том, что для доставки (трансфекции) CRISPR/Cas была использована система, разрешенная для применения на людях. То есть, следующий логический шаг, который это товарищи собираются сделать очень скоро - редактирование взрослых людей. Начать планируют с дальтонизма и пигментного ретинита (наследственная дегенерация сетчатки).

Если не сразу понятно небиологам - эта статья хоронит аргументацию "неполноценных надо уничтожать, а то они размножатся и попортят генофонд". Все, теперь поломанное можно чинить.

Вот тут методика:
http://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2532033
Вот тут статья в архиве, она уже принята к печати в Genetics:
http://biorxiv.org/content/early/2016/02/09/039156

о заслонках

Michael Anderson говорит, что одним из поворотных моментов антибихевиористского движения послужило изобретение и распространение компьютерного программирования. Бихевиоризм не позволял никаких рассуждений о внутренних мотивах поведения потому что мы их не видим. В эксперименте можно наблюдать входные условия и реакцию животного, физическая природа промежуточного процесса между стимулом и реакцией для нас закрыта, и оттого рассуждение о ней является спекуляцией. Мы не можем зарегистрировать сознание, а значит нельзя утверждать, что оно существует.
С распространением программ стало просто себе представить, что, собственно, может быть между входными данными и выходным результатом - программа. Она вполне физическая. И подход молодых ученых естественным образом поменялся в сторону "ты суслика видишь? нет. а он есть." Начался поиск внутриголовных программ. В процессе которого тоже было много всего весеелого, потому что концепция программы предполагает, что она заложена раз и не меняется в процессе использования, так ведь? В промежутках между использованиями - да, но не во время выполнения. А значит, поведение должно прежде всего зависеть от записанного в ДНК. И нервные связи не должны меняться после того как установлены в младенчестве...

Тут уместно вспомнить, что история изучения рефлекторнй дуги (как пути от стимула к реакции) началась с Декарта, который обяснял рефлекс механическими причинами: стимул (например, попадающий в глаза свет) вызывает вибрации в соответствующем органе чувств, откуда в мозг идут очень тонкие нити (настолько тонкие, что не поддаются анатомическому изучению), натяжение которых открывает в мозгу особые заслонки, позволяя спинномозговой жидкости устремляться к мышцам по полым трубкам нервов, создавая давление, заставляющее мышцу сократиться.

Был ли Декарт дураком? Да, честно говоря, всякому бы стать таким дураком. Просто про заслонки и гидравлику он понимал хорошо. Дальнейшая история вопроса показывает, что методы объяснения постоянно тяготеют к заслонкам своего времени. Потому что нет у нас никакого другого способа объяснять вещи, кроме как через то, что мы уже понимаем.

классификация взглядов на сознание

Jeffrey Schwartz в своей книге The Mind & The Brain дает краткую класификацию современных взглядов на проблему источника сознания и психики, точнее, описание философских подходов к ней. У него этому посвящена целая глава, подробный перевод которой займет слишком много места, поэтому я лучше составлю краткое (точнее, не настолько длинное) описание и снабжу это дело своими развесистыми комментариями. Несерьезность комментариев объясняется тем, что на мое отношение к философии повлияла глубокая личная травма. Итак.

1. Функционализм (или попросту материализм): психические процессы - разновидность активности мозга. Никакой отдельной от мозга «психики» не существует. То что мы воспринимаем как свою психику есть иллюзия нашего восприятия. С точки зрения науки нет никакой нужды обсуждать психическое отдельно от физического. Понимание сущности сознания придет к нам в будущем само по мере детализации наших знаний о мозге. Свободы воли, кстати, тоже нет. Потому что материализм предполагает жесткий детерминизм: все события имеют материальные причины, которые предшествуют этим событиям. Соответственно, любое действие имеет своими причинами комбинацию предшествующих условий, что никакой свободы не предполагает. Наличие случайных процессов не меняет ситуации, т.к. в этом случае причины зависят от случайностей, а не являются свободными. В результате свободу воли приходится либо просто считать иллюзией, либо переопределять. Так, самых известный из нынешних адвокатов этого взгляда Дэннет (Daniel Dennett) переопределяет свободу воли как способность предвидеть ситацию в достаточной степени, чтобы принять некоторое решение. Как ни бейся, это не делает решение свободным, потому что оно детерминировано самой ситуацией и устройством мозга, который эту ситуацию оценивает. Легко заметить, что преданного матриалиста тут поджидает довольно глубокая ловчая яма: как быть с последствиями человеческих поступков и ответственностью за решения, если свободы выбора нет? Если некто подошел к вам и двинул в репу, то он ни в чем не виноват, а виновата вся ситуация в целом, не исключая момента Большого Взрыва. Кстати, именно поэтому легкое принятие материализма мне всегда казались необдуманно бравым поступком.

2. Дуализм: мозг сам по себе, а психика – сама по себе. Духовный мир обособлен от материального. (Проверенный рецепт! Больше двух тысяч лет на рынке!)Сознание может существовать независимо от мозга. Психика не может быть редуцирована до мозговых функций. Хотя сознание зависит от мозга, функционирование мозга не может полностью объяснить созанание. Психические явления обладают силой влиять на мозг. Хотя у нас нет никаких идей относительно того, как им это удается. Но мы предполагаем, что это как-то связано с квантовой физикой. Это хороший вариант для верующих ученых. Кстати, для всех, кто считает дуализм несовместимым с высоким званием ученого, а всех нематериалитов неучеными: дуалистами были не только такие нейрофизиологи, как Экклс (нобель за открытие механизма работы синаптической передачи), Шеррингтон (нобель за реципроктную иннервацию мускулатуры, закон Шеррингтона) и Пенфилд (открытие структуры сенсомоторной коры, знаменитейшие работы по вызыванию эпизодов памяти при электростимуляции височных долей, "the greatest living Canadian"), но и – тадам! – сам Карл Поппер со всем его фальсификационизмом. Собственно, этот взгяд нехорош только тем, что скучен. Хотя Чалмерс и говорит: «Не существует никакого априорного принципа, утверждающего, что все законы природы являются законами физики; отрициние материализма не является отрицанием натурализма», изучать нечто лежащее за пределами физического мира вроде бы все равно невозможно. Кстати, со свободой воли вообще непонятно. То ли ее опять нет, потому что все происходит по воле Бога, то ли есть, но мы не можем узнать что это, потому что она имеет нефизическую природу, а у нас физические средства познания. Похоже, что материализм и дуализм оба делают мир совершенно одинаково невыносимым, только с разных сторон.

3. Агностический физикализм: мы не можем ни отрицать существование нематериальных сил, ни подтвердить его. Тем не менее, мы полагаем, что психическое зависит исключительно от деятельности мозга. Поэтому, если нематериальные силы и существуют, они должны действовать через изменение наблюдаемых функций мозга. Самый известный представитель этого течения и, кажется, его родоночальник – папа американский психологии Уильям Джеймс (William James). Любопытный диалог на эту тему состоялся между философом Полом Черчлендом (Paul Churchland) и нейрофизиологом Джозефом Богеном (Joseph Bogen). Боген – тот самый нейрохирург, который проводил операции по расщеплению мозга вместе с Роджером Сперри (Roger Sperry), и он был агностическим физикалистом. А Черчленд – убежденный материалист.
Черчленд:
- На протяжении всей истории этой темы психика рассматривалась как нечто, находящееся между Богом и мозгом. А вы теперь намереваетесь поместить мозг между Богом и психикой.
Боген:
- Совершенно верно, именно так я могу оставаться преданным физикалистом и в то же время оставаться агностиком или даже быть полностью равнодушным по отношению к существованию нематериального.
Боген очень верно подметил, что агностицизм единственный позволяет оставаться спокойным по отношению к этой баталии. И потому нам он эстетически наиболее приятен. Эдакое «поживем - увидим».

4. Эпифеноменализм: сознание есть просто эпифеномен структуры мозга. Наш мозг так устроен, что в качестве побочного эффекта производит сознание. Сознание, хотя и является реальным, никак не может влиять на физический мир, поскольку является только производным от функций мозга эффектом. Главную проблему с эпифеноменализмом отметил еще Уильям Джеймс: с точки зрения эволюционной биологии такие мощные эффекты как сознание редко бывают биологически бессмысленны. У бессмысленных эффектов обычно высокая вариабельность, а их отключение не меняет систему принципиально. А у нас если сознание отключить, то мы практически вовсе никак не функционируем. И в отношении самого процесса отключения/включения сознания (например, фармакологического) мы поразительно одинаковы. Настолько, что в книжках по фармакологии можно указывать дозы анестетиков в мг на кг веса.
Моя личная претензия к эпифеноменализму – эпифеномен в качестве объяснения хорош только тогда, когда объясняющий может рассказать, эпифеномен чего, собственно говоря, мы обсуждаем? Количества нейронов? Связей между ними? Может, нужны определенные типы нейронов? Без этого «эпифеномен» - просто слово, его можно заменить на «блаблабла» без потери объяснительной силы.

5. Не знаю как лучше перевести Emergent Materialism, но суть его в том, что психическое появляется из мозга способом, который не может быть предсказан или выведен из строения или функций мозга. Сознание как эффект нередуцируемо к функциям каких-либо частей мозга, это обособленная, цельная, нерасщепимая вещь. Психическое, тем не менее, принадлежит к реальному физическому миру и может влиять на произведший его мозг. Звучит запутанно, но хорошо объясняется через аналогию. Предположим, что мы инопланетяне и мы изучаем столы, не зная, что мы изучаем именно столы и как они используются человеком. Будучи учеными, мы начинаем изучать стол по частям: дерево ножек и их форму, лак поверхности, глубину порезов на столешнице, сталь винтиков. А толку – ноль, потому что никакие отдельные части стола не проясняют его общего смысла. Дерево может быть использовано для другого, да и вообще стол может быть недеревянным. Лак не важен, порезов может не быть, ножки можно посадить без винтиков на клей. Идея столовости возникает из сочетания формы стола с тем, как он используется, и не может быть сведена только к структуре деталей стола. В отношении сознания мы находимся в положении инопланетян: пока мы только изучаем мозг по структуре и функциям. Этой точки зрения придерживался, например, Роджер Сперри (нобель за работы с расщепленным мозгом). Сперри за свои взгляды сильно прилетало от царившего вокруг бихевиоризма, даже нобель не спасал.

6. А еще есть Процессуальная Философия, интересная только тем, что у ее главного идеолога имя прямо из Игры Престолов: Alfred North Whitehead.

(no subject)

На симпозиуме было три доклада, два первых - интересные и узкоспециальные, а третий из серии блаблабла. Там некий большой начальник торжественно вещал про то, как медицине вскоре захорошеет от использования новых свермощных компьютерных систем анализа больших объемов данных. Народ к этому докладу уже был слегка утомлен, потому что организаторы симпозиума почему-то решили перед докладами сервировать вино из расчета примерно бутылка на человека, а осознав что народная жажда переоценена начали обходить присутствующих и настойчиво всем подливать. Поэтому в конце доклада, когда настало время вопросов, в центре зала воздвигся доктор Б. и очень серьезно спросил:
- Скажите, а как вы думаете, удастся ли успеть помочь медицине до того как Скайнет осознает себя?
(Для тех, кто не помнит, Скайнет - это система искусственного интеллекта из фильма про Терминатора, та самая, которая после осознания себя решила устранить человечество.)
Доктор Б. умница и страшно деятельный человек, но совершенно без башни. Он меня сразу сильно впечатлил тем, что когда обнаружил, что некоторое вещество в модели на мышах вызывает глаукому, то ему страшно захотелось узнать, как оно действует на людей, и он немедленно вколол это дрянь себе. Ну и, натурально, получил глаукому, правда, на время. Говорит, было неприятно. Еще бы, там же и головная боль, и боль в глазу, и нарушение зрения, и тошнота до рвоты - масса удовольствий.
Я так думаю, Б. такой потому, что он из семьи беженцев из Вьетнама. Во время тамошней войны он был ребенком, но, видимо, успел чего-то насмотреться.

***

люди делятся на тех которые делятся и тех которые не делятся

кровавый режим труда и отдыха

с чего начинается родина?
с ошибки в твоем букваре

не спрашивай, по ком звонит колокол, он звонит просто так