Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Badacze z MIT-u obserwowali starsze dzieci i dorosłych, którym udało się przywrócić wzrok. Dzięki temu stwierdzili, w jaki sposób mózg uczy się widzieć. Okazuje się, że kluczem do rozwiązania zagadki jest dynamiczna informacja, czyli obserwowanie poruszających się obiektów.

Przypadki, gdy ktoś zaczyna widzieć, choć wcześniej przez całe życie był niewidomy, są naprawdę rzadkie. Mózg musi się nauczyć robić użytek z napływających danych wzrokowych, których przez całe lata był pozbawiony. W krajach zachodnich operuje się niewidome dzieci, ale w krajach rozwijających się, np. w Indiach, niekoniecznie. Los takich osób jest nie do pozazdroszczenia. Często borykają się one bezrobociem, są niewykształcone i wcześnie umierają. Lekarze nie chcieli dotąd operować pacjentów powyżej 5.-6. roku życia, ponieważ uważało się, że właśnie do tego wieku mózg uczy się widzieć i jakiekolwiek późniejsze zmiany są zwyczajnie pozbawione sensu.

Profesor Pawan Sinha z MIT-u zajął się za pośrednictwem swojej organizacji charytatywnej Project Prakash kilkoma takimi osobami. Po paru latach prac okazało się, że operowanie po 6. roku życia ma jednak sens, a dzięki takim odkryciom można m.in. stworzyć widzące komputery, lepsze procedury rehabilitacyjne czy bardziej adekwatne modele ludzkiego systemu wzrokowego.

W 2007 roku Sinha i Yuri Ostrovsky spotkali się z kobietą, która zaczęła widzieć w wieku 12 lat, co więcej - jej możliwości wzrokowe były niemal całkowicie normalne. Jak łatwo się domyślić, jej przypadek zadawał kłam teorii wieku krytycznego. Naukowcy nie byli jednak w stanie stwierdzić, jak jej mózgowi się to udało, ponieważ spotkali ją po 20 latach od momentu odtworzenia wzroku.

Najnowsze studium Amerykanów objęło 3 nastolatków i młodych dorosłych z Indii. Ich losy i umiejętności śledzono przez 18 miesięcy od operacji. Zespół Sinhy stwierdził, że na początku badani mieli duży problem z odróżnieniem figur od tła, oddzieleniem od siebie nakładających się przedmiotów czy złożeniem w całość poszczególnych elementów różnych obiektów. Później zaczęli sobie jednak coraz lepiej radzić z takimi zadaniami.

Jeden z badanych pacjentów (S.K.) urodził się z afakią - bez soczewek oczu. Zoperowano go w 2004 roku w wieku 29 lat. Po zabiegu wziął udział w serii testów, podczas których miał identyfikować proste kształty i obiekty. Potrafił rozpoznać niektóre kształty – trójkąty, kwadraty – kiedy były ustawione obok siebie, ale nie wtedy, gdy się nakładały. Jego mózg nie umiał rozróżnić obrysu całej figury, zamiast tego uznawał, że każdy fragment kształtu jest oddzielną całością. Jego świat był rozbity na wiele drobnych kawałków.

Co ciekawe, jeśli kwadrat bądź trójkąt wprawiano w ruch, zarówno S.K., jak i pozostałe dwie uwzględnione w studium osoby o wiele lepiej radziły sobie z rozpoznaniem obiektu. Liczba przypadków pomyślnej identyfikacji kształtu rosła od blisko 0% do ok. 75%. Później te same figury łatwiej im było rozpoznać na zdjęciach. Ostatecznie pacjenci radzili sobie z nieruchomymi obiektami niemal normalnie.

Mózg jest tak zaprogramowany, by wykorzystywać podobieństwa ruchu do wnioskowania, które regiony pola widzenia tworzą obiekty postrzeganego świata. Ruch może stanowić odpowiednik płyty instalacyjnej, wgrywając zasady "rozbierania" na części pierwsze obrazów statycznych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Francuscy lekarze ze zdumieniem dowiedzieli się, że 44-letni normalnie funkcjonujący mężczyzna niemal nie ma... mózgu. Obrazowanie medyczne wykazało, że czaszkę prawie całkowicie wypełniał płyn mózgowo-rdzeniowy.
      W czaszce zdrowego człowieka znajdują się cztery niewielkie komory, wypełnione płynem. U Francuza były one tak powiększone, że prawie nie było miejsca na mózg. Została mu tylko cienka warstwa komórek mózgowych.
      Ma żonę, czworo dzieci i pracuje jako urzędnik państwowy – napisali lekarze w piśmie do specjalistycznego pisma medycznego „Lancet”.
      Mężczyzna trafił do szpitala, gdyż skarżył się na bóle nogi. Lekarze, którzy czytali jego kartę choroby, dowiedzieli się, że jako dziecko miał on założony dren, który odprowadzał z czaszki nadmiar płynu i dren ten został usunięty gdy mężczyzna miał 14 lat.
      Lekarze najpierw przeprowadzili tomografię komputerową, a następnie rezonans magnetyczny. Byli zdumieni tym, co zobaczyli. Najbardziej zdumiewa mnie to, jak tak niewielki mózg poradził sobie z czynnościami życiowymi. On nie powinien żyć – mówi doktor Max Muenke, specjalista ds. uszkodzeń mózgu w Narodowym Instytucie Badań Ludzkiego Genomu.
      U mężczyzny przeprowadzono testy na inteligencję, które wykazały IQ na poziomie 75 punktów. To mniej niż średnie 100 punktów, jednak nie można mężczyzny uznać za upośledzonego.
      Jeśli jakiś proces zachodzi bardzo powoli, prawdopodobnie przez dziesięciolecia, różne części mózgu moją przejąć rolę tych obszarów, które zostały zredukowane – mowi Muenke.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ssaki o dużych mózgach zwykle występują z mniejszej liczbie w danej lokalizacji niż ssaki o mniejszych mózgach, wynika z najnowszych badań. Naukowcy z University of Reading stali na czele międzynarodowej grupy, której celem było zbadanie, dlaczego lokalne populacje takich ssaków jak myszy, małpy, kangury i lisy tak bardzo różnią się liczebnością na lokalny obszarach, nawet jeśli mamy do czynienia z podobnymi gatunkami.
      Uczeni wykorzystali metody statystyczne do przebadania różnych scenariuszy dla setek gatunków i stwierdzili, że ogólny trend dla ssaków jest taki, że im gatunek ma większy mózg, w tym mniejszym zagęszczeniu występuje. Gdy np. rozważamy dwa gatunku i podobnej diecie i masie ciała, okazuje się, że to wielkość mózgu jest wskazówką co do zagęszczenia zwierząt na danym obszarze.
      Większe mózgi kojarzą się z większą inteligencją. W tym przypadku to większe mózgi powstrzymują zwierzęta przed życiem w zbyt dużym zagęszczeniu. Może mieć to związek z faktem, że większy mózg wymaga więcej żywności i innych zasobów, a zatem potrzebuje więcej przestrzeni, by zaspokoić te potrzeby, mówi doktor Manuela Gonzalez-Suarez, która stała na czele grupy badawczej.
      Zrozumienie, dlaczego na różnych obszarach występuje różne zagęszczenie zwierząt jest istotne z punktu widzenia ich ochrony. Mniejsze zagęszczenie powoduje, że gatunek bardziej jest narażony na wymarcie, z drugiej strony większe lokalne zagęszczenie zwiększa ekspozycję gatunku na takie zagrożenia, jak istnienie dróg, dodaje.
      Bardzo interesująco wypada porównanie zagęszczenia, masy ciała i masy mózgu. Otóż przeciętna mysz waży 0,016 kilograma, jej mózg ma wagę 0,0045 kg, a gatunek żyje w niezwykle dużym zagęszczeniu wynoszącym 600 osobników na km2. W dużym zagęszczeniu 86 osobników na km2 żyją też wiewiórki. To zwierzęta warzące 0,325 kg, których masa mózgu wynosi 0,006 kg.
      Powszechnie występującym zwierzęciem jest też lis rudy (2,6 osobnika na km2), ssak ważący 4,3 kg o masie mózgu 0,047 kg. Z kolei makak berberyjski (11 kg masy ciała, 0,095 kg masy mózgu) występuje w liczbie 36 osobników na km2. Natomiast tygrys, który waży 185 kg i ma mózg o masie 0,276 kg występuje w liczbie 0,14 osobnika na km2. Podobnie zresztą 4-tonowy słoń z mózgiem o masie 4,5 kg, którego liczebność na obszarach występowania to 0,58 osobnika na km2.
      Ze schematu tego wyraźnie wyłamuje się człowiek. Lokalne zagęszczenie naszego gatunku bardzo się różni, dochodząc do 26 000 osobników na km2 w Monako.
      Wielkość mózgu nie jest jedynym czynnikiem decydującym o zagęszczeniu ssaków. Różne środowiska mają różne stabilność oraz różne gatunki konkurujące, więc to również ma wpływ. Konieczne są dalsze badania nad wpływem rozmiarów mózgów w różnych środowiskach, stwierdzają autorzy badań.
      Naukowcy zauważają też, że istnieją wyraźne wyjątki od reguły. Na przykład ludzie wykorzystali inteligencję do pokonania problemu ograniczonej ilości zasobów na danym terenie. Możemy importować żywność z całego świata co teoretycznie pozwala nam żyć w wielkiej liczbie w dowolnym miejscu na Ziemi. Niektóre inteligentne gatunki również mogły częściowo poradzić sobie z tymi ograniczeniami, stwierdzają badacze.
      Na potrzeby badań naukowcy wzięli pod lupę 656 nielatających ssaków lądowych. Związek wielkości mózgu z zagęszczeniem populacji jest szczególnie widoczny wśród ssaków mięsożernych oraz naczelnych, a mniej widoczny wśród gryzoni i torbaczy.
      Przykładem takich oczywistych zależności może być porównanie makaków berberyjskich z siamangiem wielkim. Oba gatunki małp mają podobną dietę i podobną masę ciała. Jednak mózg makaka waży 95 gramów, a zwierzę występuje w zagęszczeniu 36 osobników na km2. Z kolei mózg siamanga waży 123 gramy, a zagęszczenie populacji wynosi 14 osobników na km2.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas gdy dorośli przetwarzają różne zadania w wyspecjalizowanych obszarach mózgu w jednej z półkul, niemowlęta i dzieci używają do tego celu obu półkul. To może być przyczyną, dla której dzieci znacznie łatwiej regenerują się po urazach mózgu niż dorośli. Autorzy najnowszych badań skupili się na języku i odkryli, że dzieci podczas przetwarzania języka mówionego używają obu półkul mózgu.
      To bardzo dobra wiadomość dla dzieci, które odniosły urazy mózgu. Użycie obu półkul zapewnia mechanizm kompensujący po urazie. Na przykład, jeśli w wyniku udaru zaraz po urodzeniu dojdzie do uszkodzenia lewej półkuli mózgu, dziecko nauczy się języka korzystając z prawej półkuli. Dziecko z mózgowym porażeniem dziecięcym, które uszkodzi tylko jedną półkulę, może rozwinąć wszystkie potrzebne zdolności poznawcze w drugiej półkuli. Nasze badania pokazują, jak to jest możliwe, mówi profesor Elissa L. Newport, dyrektor Center for Brain Plasticity and Recovery, które jest wspólnym przedsięwzięciem Georgetown University i MedStar National Rehabilitation Network.
      Niemal wszyscy dorośli przetwarzają mowę tylko w lewej półkuli. Potwierdzają to zarówno badania obrazowe jak i fakt, że po udarze, który dotknął lewą półkulę, ludzie często tracą zdolność do przetwarzania mowy.
      Jednak u bardzo małych dzieci uraz jednej tylko półkuli rzadko prowadzi do utraty zdolności językowych. Nawet, jeśli dochodzi do poważnego zniszczenia lewej półkuli, dzieci nadal potrafią korzystać z języka. To zaś sugeruje – jak zauważa Newport – że dzieci przetwarzają język w obu półkulach. Jednak tradycyjne metody obrazowania nie pozwalały na obserwowanie tego zjawiska. Nie było jasne, czy dominacja lewej półkuli w zakresie zdolności językowych jest widoczna już od urodzenia, czy rozwija się z wiekiem, stwierdza uczona.
      Teraz, dzięki funkcjonalnemu rezonansowi magnetycznemu udało się wykazać, że u małych dzieci żadna z półkul nie ma w tym zakresie przewagi. Lateralizacja pojawia się z wiekiem. Ustala się ona w wieku 10-11 lat.
      W najnowszych badaniach udział wzięło 39 zdrowych dzieci w wieku 4–13 lat, których wyniki porównano z 14 dorosłymi w wieku 18–29 lat. Obie grupy zmierzyły się z zadaniem polegającym na rozumieniu zdań. W czasie rozwiązywania zadania każdy z uczestników poddany był skanowaniu za pomocą fMRI, a wyniki potraktowano indywidualnie. Później stworzono mapę aktywności mózgu dla grup wiekowych 4–6 lat, 7–9 lat, 10–13 lat i 18–29 lat.
      Badacze stwierdzili, że wyniki uśrednione dla każdej z grup pokazują, iż nawet u małych dzieci występuje preferencja (lateralizacja) lewej półkuli mózgu w czasie przetwarzania mowy. Jednak znaczny odsetek najmłodszych dzieci wykazuje silną aktywację prawej półkuli mózgu. U osób dorosłych prawa półkula aktywuje się podczas rozpoznawania ładunku emocjonalnego niesionego z głosem. Natomiast u dzieci bierze ona udział i w rozpoznawaniu mowy i w rozpoznawaniu ładunku emocjonalnego.
      Naukowcy sądzą, że jeśli udałoby im się przeprowadzić podobne badania u jeszcze młodszych dzieci, to obserwowaliby jeszcze większe zaangażowanie prawej półkuli mózgu w przetwarzanie języka.
      Obecnie Newport i jej grupa skupiają się na badaniach przetwarzania mowy w prawej półkuli mózgu u nastolatków i młodych dorosłych, u których lewa półkula mózgu została poważnie uszkodzona podczas udaru zaraz po urodzeniu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z MIT opracowali kwantowy „ściskacz światła”, który redukuje szum kwantowy w laserach o 15%. To pierwszy taki system, który pracuje w temperaturze pokojowej. Dzięki temu możliwe będzie wyprodukowanie niewielkich przenośnych systemów, które będzie można dobudowywać do zestawów eksperymentalnych i przeprowadzać niezwykle precyzyjne pomiary laserowe tam, gdzie szum kwantowy jest obecnie poważnym ograniczeniem.
      Sercem nowego urządzenia jest niewielka wnęka optyczna znajdująca się w komorze próżniowej. We wnęce umieszczono dwa lustra, z których średnia jednego jest mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Większe lustro jest zamontowane na sztywno, mniejsze zaś znajduje się na ruchomym wsporniku przypominającym sprężynę. I to właśnie kształt i budowa tego drugiego, nanomechanicznego, lustra jest kluczem do pracy całości w temperaturze pokojowej. Wpadające do wnęki światło lasera odbija się pomiędzy lustrami. Powoduje ono, że mniejsze z luster, to na wsporniku zaczyna poruszać się w przód i w tył. Dzięki temu naukowcy mogą odpowiednio dobrać właściwości kwantowe promienia wychodzącego z wnęki.
      Światło lasera opuszczające wnękę zostaje ściśnięte, co pozwala na dokonywanie bardziej precyzyjnych pomiarów, które mogą przydać się w obliczeniach kwantowych, kryptologii czy przy wykrywaniu fal grawitacyjnych.
      Najważniejszą cechą tego systemu jest to, że działa on w temperaturze pokojowej, a mimo to wciąż pozwala na dobieranie parametrów z dziedziny mechaniki kwantowej. To całkowicie zmienia reguły gry, gdyż teraz będzie można wykorzystać taki system nie tylko w naszym laboratorium, które posiada wielkie systemy kriogeniczne, ale w laboratoriach na całym świecie, mówi profesor Nergis Mavalvala, dyrektor wydziału fizyki w MIT.
      Lasery emitują uporządkowany strumień fotonów. Jednak w tym uporządkowaniu fotony mają pewną swobodę. Przez to pojawiają się kwantowe fluktuacje, tworzące niepożądany szum. Na przykład liczba fotonów, które w danym momencie docierają do celu, nie jest stała, a zmienia się wokół pewnej średniej w sposób, który jest trudny do przewidzenia. Również czas dotarcia konkretnych fotonów do celu nie jest stały.
      Obie te wartości, liczba fotonów i czas ich dotarcia do celu, decydują o tym, na ile precyzyjne są pomiary dokonywane za pomocą lasera. A z zasady nieoznaczoności Heisenberga wynika, że nie jest możliwe jednoczesne zmierzenie pozycji (czasu) i pędu (liczby) fotonów.
      Naukowcy próbują radzić sobie z tym problemem poprzez tzw. kwantowe ściskanie. To teoretyczne założenie, że niepewność we właściwościach kwantowych lasera można przedstawić za pomocą teoretycznego okręgu. Idealny okrąg reprezentuje równą niepewność w stosunku do obu właściwości (czasu i liczby fotonów). Elipsa, czyli okrąg ściśnięty, oznacza, że dla jednej z właściwości niepewność jest mniejsza, dla drugiej większa.
      Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy realizują kwantowe ściskanie są systemy optomechaniczne, które wykorzystują lustra poruszające się pod wpływem światła lasera. Odpowiednio dobierając właściwości takich systemów naukowcy są w stanie ustanowić korelację pomiędzy obiema właściwościami kwantowymi, a co za tym idzie, zmniejszyć niepewność pomiaru i zredukować szum kwantowy.
      Dotychczas optomechaniczne ściskanie wymagało wielkich instalacji i warunków kriogenicznych. Działo się tak, gdyż w temperaturze pokojowej energia termiczna otaczająca system mogła mieć wpływ na jego działanie i wprowadzała szum termiczny, który był silniejszy od szumu kwantowego, jaki próbowano redukować. Dlatego też takie systemy pracowały w temperaturze zaledwie 10 kelwinów (-263,15 stopni Celsjusza). Tam gdzie potrzebna jest kriogenika, nie ma mowy o niewielkim przenośnym systemie. Jeśli bowiem urządzenie może pracować tylko w wielkiej zamrażarce, to nie możesz go z niej wyjąć i uruchomić poza nią, wyjaśnia Mavalvala.
      Dlatego też zespół z MIT pracujący pod kierunkiem Nancy Aggarval, postanowił zbudować system optomechaczniczny z ruchomym lustrem wykonanym z materiałów, które absorbują minimalne ilości energii cieplnej po to, by nie trzeba było takiego systemu chłodzić. Uczeni stworzyli bardzo małe lustro o średnicy 70 mikrometrów. Zbudowano je z naprzemiennie ułożonych warstw arsenku galu i arsenku galowo-aluminowego. Oba te materiały mają wysoce uporządkowaną strukturę atomową, która zapobiega utratom ciepła. Materiały nieuporządkowane łatwo tracą energię, gdyż w ich strukturze znajduje się wiele miejsc, gdzie elektrony mogą się odbijać i zderzać. W bardziej uporządkowanych materiałach jest mniej takich miejsc, wyjaśnia Aggarwal.
      Wspomniane wielowarstwowe lustro zawieszono na wsporniku o długości 55 mikrometrów. Całości nadano taki kształt, by absorbowała jak najmniej energii termicznej. System przetestowano na Louisiana State University. Dzięki niemu naukowcy byli w stanie określić kwantowe fluktuacje liczby fotonów względem czasu ich przybycia do lustra. Pozwoliło im to na zredukowanie szumu o 15% i uzyskanie bardziej precyzyjnego „ściśniętego” promienia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Okazuje się, że na utratę wagi w wyniku zmiany stylu życia na zdrowszy oraz na rozkład tłuszczu w organizmie wpływa wrażliwość mózgu na insulinę. Długoterminowe badania prowadzone  Niemieckie Centrum Badań nad Cukrzycą, Centrum Helmholza w Monachium oraz Szpital Uniwersytecki w Tybindze wykazały, że jeśli nasz mózg jest wrażliwy na obecność insuliny, możemy bardziej stracić na wadze, pozbyć się niezdrowego tłuszczu brzusznego i łatwiej utrzymać niską wagę przez lata. Jeśli jednak nasz mózg słabo reaguje na insulinę, to początkowo stracimy mniej kilogramów, z czasem ponownie przybierzemy na wadze, a na brzuchu zgromadzimy więcej tkanki tłuszczowej.
      Osoby o mózgach bardziej wrażliwych na insulinę zyskiwały na stosowaniu diety i ćwiczeń. Znacznie traciły na wadze i pozbywały się tkanki tłuszczowej z brzucha. Nawet gdy przestawały ćwiczyć i stosować dietę, to w czasie kolejnych dziewięciu lat gdy je obserwowaliśmy, przybierały niewiele tłuszczu, mówi doktor Martin Heni ze Szpitala Uniwersyteckiego w Tybindze, który stał na czele grupy badawczej.
      Z kolei u osób o mózgu mało wrażliwym lub niewrażliwym na insulinę zanotowano niewielką utratę wagi w ciągu 9 miesięcy od zmiany stylu życia na zdrowszy.
      Uczestnicy badań na 24 miesiące zmienili styl życia na taki, który sprzyjał zmniejszeniu wagi. Po 9 miesiącach przeciętna osoba, której mózg był wrażliwy na insulinę, straciła na wadze około 4,5 kilogramów, a osoba o niewrażliwym mózgu – około 0,5 kg. W kolejnych miesiącach osoby z mózgami wrażliwymi nadal traciły na wadze i po 24 miesiącach średnia utrata wagi wynosiła u nich niemal 6 kg. Przez kolejnych 76 miesięcy osoby te nie stosowały już nowego stylu życia, a mimo to przybrały na wadze jedynie około 0,5 kg.
      Zupełnie inaczej wyglądała sytuacja w przypadku osób o mózgach mało wrażliwych lub niewrażliwych na insulinę. Na wadze traciły jedynie przez 9 miesięcy. Następnie do 24. miesiąca stosowania zdrowszego trybu życia ich waga rosła i po 24 miesiącach była o około 1 kg wyższa niż przed rozpoczęciem badań. Utrzymywała się na wyższym poziomie przez kolejnych 76 miesięcy.
      Podobnie rzecz się miała z tłuszczem brzusznym. Osoby o bardziej wrażliwych mózgach traciły go więcej w wyniku ćwiczeń i diety bogatej w włókna roślinne, a po przerwaniu zdrowego trybu życia wolniej ponownie go zyskiwały. Tkanka tłuszczowa na brzuchu jest bardzo niekorzystna, gdyż jej obecność jest silnie powiązana z cukrzycą, ryzykiem chorób układu krążenia i nowotworów.
      Jak zauważyli autorzy w podsumowaniu swoich badań spostrzeżenia te wykraczają poza zakres chorób metabolicznych i wskazują na konieczność opracowania strategii radzenia sobie z opornością ludzkiego mózgu na insulinę.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...