От чего зависит работа мозга?
Aleksaschool.ru

Женский портал

От чего зависит работа мозга?

Как улучшить работу мозга на 100%

Человеческий мозг называют самым сложным биологическим механизмом, который создала природа. Он регулирует и координирует все жизненные функции человека и контролирует его поведение.

С его работой связаны все мысли и чувства, желания и ощущения. Если мозг перестает функционировать, человек впадает в вегетативное состояние: утрачивает способность что-либо чувствовать, на что-либо реагировать и способность действовать, одним словом – деградирует.

Дать полный ответ, как устроен мозг и как он работает, невозможно. Загадки начинаются с вопроса, как он возник, и заканчиваются вопросами о его связях с невидимым тонким миром Вселенной, которые влияют на глубины человеческого подсознания. Его потенциал вряд ли будет когда-либо раскрыт полностью. Так сложилось, что этот совершенный механизм должен изучать себя сам.

Как устроен человеческий мозг?

Мозг взрослого человека в среднем составляет 1,5 кг – это всего лишь 2% от общего веса тела. (Однако доказано, что уровень ума и интеллекта не зависит от веса мозга.) Его собственные энергетические запасы очень малы, поэтому он очень зависит от снабжения кислородом. Мозг весь пронизан не одной сотней тысяч кровеносных сосудов – таким образом он поглощает 20% кислорода, получаемого легкими.

Если вдруг человеку по каким-то причинам приходится голодать, его мозг страдает в последнюю очередь, поскольку большая часть питательных веществ направляется на поддержание его работы. При потере массы тела на 50% мозг теряет всего 15% веса.

Эти факты говорят о том, что мозг в организме человека занимает привилегированное положение. Он внешнего мира его нежные ткани защищает черепная коробка, внутри же от сотрясений его оберегает спинномозговая жидкость.

Мозг покрыт тонким серым слоем с бороздками и извилинами – это кора головного мозга. Здесь находится его мыслительный центр. Кора представляет собой нервную ткань, состоящую из нескольких миллиардов нейронов, благодаря которым осуществляются прямые и обратные связи – информация от органов чувств поступает в кору, а после обработки отсылается обратно в виде команд для действия разных участков тела.

70% мозга составляют большие полушария – правое и левое. Они соединены мозолистым телом, благодаря которому могут обмениваться информацией. Правое и левое полушария симметричны и представляют собой как бы 2 мозга, каждый из которых руководит своими процессами, и в то же время они помогают друг другу.

Правое и левое полушарие состоят из лобной, теменной, затылочной и височной доли. В каждой из них находятся центры, отвечающие за определенную деятельность: височная – за слух, память и речь; затылочная – за зрительные ощущения, лобная – за двигательную активность, теменная – за телесные ощущения. Под затылочными долями полушарий находится мозжечок, отвечающий за координацию движений и равновесие тела. А под корой головного мозга – таламус, контролирующий внимание и бодрствование, и гипоталамус, регулирующий процессы саморегуляции организма.

Это лишь самое поверхностное описание такого сложнейшего органа, как человеческий мозг. И если с точки зрения физиологии он изучен далеко не полностью, то о том, как происходят в нем мыслительные процессы, известно еще меньше. Людей волнует вопрос: является ли духовная жизнь человека, его мысли, чувства и эмоции следствием физических и химических процессов, происходящих в нем, или это что-то другое – еще не изученное и таинственное

Любопытно, что еще в 19 в. некий архимандрит Борис в своем сочинении «О невозможности чисто физиологического объяснения душевной жизни человека» утверждал, что несмотря на то, что жизнь души является результатом работы мозга, психические явления «имеют свое подлинное бытие вне головного мозга». Однако каким образом, «сие нам неизвестно». С ним соглашаются и люди науки, например физиолог из Англии Ч.Шеррингтон. Он считал, что мысль рождается за пределами материи, но поскольку она возникает в головах людей, они думают, что произвели ее сами.

На сколько процентов работает мозг человека

Ученные не однократно пытались оценить, на сколько работает мозг человека, и в результате их исследований, в прошлом веке, возникло множество ложных теорий. По одной из них считалось, что человек использует только 3% от его потенциала, в то время как другие утверждали, что 15-20 процентов.

Миф о 10% мозга

В 1936 году в предисловии к книге Дэйла Карнеги «Как завоёвывать друзей и оказывать влияние на людей» американский писатель Лоуэлл Томас написал «Профессор Уильям Джеймс говорит, что люди используют лишь 10 процентов своих умственных способностей».

Нейробиолог Барри Гордон характеризует миф как «смехотворно ошибочный», добавляя: «мы используем практически все части мозга, и они активны практически постоянно». Барри Бейерштейн приводит аргументы, опровергающие миф о десяти процентах:

  1. Исследования повреждений мозга: если 90% мозга обычно не используется, повреждения этих частей не должно влиять на его работу. Практика же показывает, что почти не существует областей, которые могут быть повреждены без потери способностей. Даже небольшие повреждения могут приводить к огромным последствиям.
  2. Мозг обходится телу довольно дорого в плане потребления кислорода и питательных веществ. Он может требовать до 20% всей энергии тела, при этом составляя лишь 2% массы. Если бы 90% были не нужны, люди с меньшим, более эффективным мозгом имели бы эволюционное преимущество – остальным сложнее было бы проходить естественный отбор. Отсюда также очевидно, что такой большой мозг не мог бы даже появиться, если бы в нём не было потребности.
  3. Сканирование: технологии вроде позитронно-эмиссионной томографии и функциональной магнитно-резонансной томографии позволяют наблюдать работу живого мозга. Они показали, что даже во время сна в мозге имеется некая активность. «Глухие» зоны появляются лишь в случае сильных повреждений.
  4. Локализация функций: вместо того, чтобы быть единой массой, мозг делится на отделы, которые выполняют различные функции. На определение функций каждого отдела были потрачены многие годы, и отделений, не выполняющих никаких функций, обнаружено не было.
  5. Микроструктурный анализ: при регистрации деятельности отдельных нейронов учёные наблюдают за жизнедеятельностью отдельно взятой клетки. Если бы 90% мозга бездействовала, это сразу бы заметили.
  6. Нейронные заболевания: клетки мозга которые не используются, имеют тенденцию вырождаться. Следовательно, если 90% мозга были бы неактивны, то вскрытие мозга взрослого человека показало бы масштабное вырождение.

Другим аргументом является то, что большой размер мозга требует увеличения черепа, что повышает риск смерти при рождении. Такое давление обязательно избавило бы популяцию от лишнего мозга. Таким образом получается, что мы используем 100% мозга в целом, но для каждой задачи используется свой участок и намного меньше процентов.

Как начинается мыслительная деятельность?

Пытаются разобраться, как работает мозг человека с точки зрения происходящих в нем мыслительных процессов, и современные ученые. Ведь зная, как мозг думает, можно понять, как стимулировать его работу. Итак, чтобы мозг начал думать, в него должна поступить информация, то есть он должен иметь то, о чем думать. Таким образом, начать мыслить означает начать оперировать имеющейся информацией.

Как информация поступает в мозг?

1. Первоначальная информация является сенсорной – она воспринимается от органов чувств, и это то, что мы видим, слышим и ощущаем. Чем сильнее внимание будет сконцентрировано на сенсорных ощущениях, тем больше информации поступит в память. А внимание усиливается, когда человеку что-то интересно. Например, если он постоянно ходит на работу одной и той же дорогой, его мозг как бы уходит в спячку и задействован примерно на 5%. Если же он меняет маршрут, мозг «просыпается», чтобы воспринять новую информацию

2. Такой сенсорный вид информации хранится в памяти совсем недолго, ведь ее поступает довольно много. Мозг должен отделить более важную от менее важной, чтобы более важную переместить из краткосрочной памяти в долгосрочную. Для этого надо, чтобы разные свойства объекта объединились и сложились в образ. Например, чтобы запомнить имя нового знакомого или его телефон, необходимо услышанную и увиденную информацию связать с его внешностью, обстоятельствами встречи и пр.

3. Далее сформировавшийся образ наделяется личностным смыслом. К примеру, у кого-то при виде кошки возникают положительные эмоции, а у кого-то, страдающего аллергией, – отрицательные.

4. Накопленный запас образов и понятий, наделенных личностным смыслом, позволяет осуществлять мыслительные операции, позволяющие проникать вглубь проблемы и решать определенные задачи.

5. Формой мышления является суждение (или высказывание) – мысль о предмете, в которой путем отрицания или утверждения раскрываются его признаки.

6. На основе суждений человек делает умозаключение. Например, увидев утром на улице лужи, он приходит к выводу, что ночью шел дождь.

Как помочь мозгу работать эффективнее?

1. Переработку всей информации: ее получение, проведение и передачу другим клеткам осуществляют нейроны, находящиеся в коре головного мозга. У новорожденного количество нейронов больше, чем у взрослого, но несмотря на это, он практически не умеет ни слышать, ни видеть.

Его глаза видят свет, но его мозг этого не понимает, потому что еще не образовались связи с другими нейронами, чтобы информация поступила дальше – в кору больших полушарий. По мере их образования ребенок будет различать сначала свет, затем силуэты, цвета и пр. Чем разнообразнее и ярче будут предметы вокруг него, тем быстрее образуются такие связи и тем лучше будет работать та часть мозга, которая связана со зрением.

Любопытно, что если по какой-то причине (например, из-за травмы или заболевания) ребенок не будет видеть во младенчестве, то в дальнейшем связи между нейронами в его мозге никогда не образуются и он так и не научится видеть. Его глаза будут здоровые, он будет видеть свет, но останется слепым, потому что нейронные связи, обеспечивающие поступление сигнала в мозг, могут образовываться почти всегда только в детстве.

Это же относится и к слуху и, в меньшей мере, к другим способностям: осязанию, обонянию, способности говорить, ориентироваться и др. То есть, очевидно, существует определенный период, когда образуются нейронные связи, необходимые для развития зрения, слуха и пр.

Таким образом, чтобы заставить мозг эффективно работать, его нужно тренировать с самого детства. Чем мозг моложе, тем он восприимчивей. И чем меньше его нагружать, тем хуже он будет работать. Мы все знаем, что если не тренировать мышцы, то они со временем станут дряблыми и начнут атрофироваться. То же касается и мозга: если его перестать нагружать, клетки, отвечающие за мыслительные процессы, начнут отмирать. У людей, которые тренируют свой мозг, ухудшение его работы отмечается лишь в глубокой старости.

2. Не стоит забывать и о питании – мозг нуждается в продуктах, содержащих жирные кислоты Омега-3 (это жирная морская рыба – лосось, семга, скумбрия, грецкие орехи) (см. «Самые полезные продукты для работы мозга»). А вредны для него продукты, в состав которых входят трансжиры (маргарин, чипсы, крекеры, пирожные и т. п.).

3. Для мозга полезны физические нагрузки, ведь при тренировке тела тренируется и мозг. Достаточно получаса один раз в два дня.

4. Чтобы напрягались не только мышцы, но и мозг, его нужно тренировать играми, требующими запоминания, головоломками, кроссвордами и пр.

5. Для мозга необходим полноценный сон – он использует его для обработки воспоминаний и переноса их в долгосрочную память (см. «Что происходит с мозгом, пока мы спим»).

Работа головного мозга человека

Увеличьте свою работоспособность, улучшите память, концентрацию и внимание

Достижение целей, прилив сил, выполнение планов на работе, отсутствие депрессии и упадка сил — это не лозунг коуч-специалиста, это твои возможности. Для этого всего лишь нужно 2 раза в день…

Узнай подробности>>

Существует пограничное мнение о том, что человеческий мозг сам ничего не генерирует, а только ретранслирует что-то, находящееся вне его. Но когда речь заходит о человеческом мозге, даже такая фантастическая идея может оказаться правдой. Например, наука, в лице прихолингвиста Татьяны Черниговской, выдвигает не менее удивительный тезис: в работе мозга человека главный мозг, а не человек.

Да, тело – непосредственный участник процесса. С его помощью мозг получает знания о вкусах, цветах, запахах. Этим люди пока отличаются от компьютера. Но мозг – главнее, потому что:

  • он мощнее и разнообразнее, чем осознаваемая человеком часть мыслительного процесса,
  • он принимает решение самостоятельно без участия сознания, и мы не всегда понимаем, как он это делает,
  • он с небольшим опозданием информирует сознание человека о принятом решении, но обманом старается успокоить «хозяина», создавая условия, при которых человеку покажется, что решение он принял в ходе серьёзного обдумывания.

Мозг: 10 удивительных фактов

  1. Аппаратное тестирование работы мозга показывает, что решение формируется за полминуты до того, как человек осознает его.
  2. Мозг – это настолько ёмкая и грандиозная нейронная сеть объёмом в пять с половиной петабайт информации, что в нём мог бы уместиться видеоматериал на 300 лет непрерывного просмотра.
  3. Полученная в качестве «программного обеспечения» информация влияет на работу головного мозга так, что через время она становится фактором, влияющим на гены. А психосоматическое влияние обнаруживается сразу, в течение одной человеческой жизни, приводя к тому, что мысль, по сути, управляет здоровьем.
  4. В основе эффективной работы головного мозга человека лежит однозадачность. Джон Медина в книге о работе мозга утверждает, что в условиях многозадачности мозг допускает на 50 процентов больше ошибок и, кроме этого, разделяет эти задачи между полушариями, что замедляет его работу. Такое утверждение вступает в некоторое противоречие с приоритетным мнением учёных о том, что мозг не столько разделяет, сколько просто быстро переключается между задачами. Но принципиальным здесь остаётся то, что работа головного мозга эффективнее при последовательной, а не параллельной загрузке.
  5. Короткий дневной сон повышает активность мозговой деятельности. При проведении эксперимента на запоминание 40 карточек, испытуемые в группе, которая смогла вздремнуть в течение 40 минут, вспомнили 85% карточек, что на 30% больше, чем в контрольной группе, которой учёные-исследователи спать не разрешали. Сами учёные объясняют это тем, что «свежие» воспоминания в гиппокампе очень уязвимы, но, благодаря короткому сну, они успевают продвинуться к неокортексу, где и закрепляются для длительного хранения. Кстати, работа мозга во время сна характеризуется высокой активностью правого полушария и низкой активностью левого.
  6. Мозг питается глюкозой – простейшим углеводом, лучшим источником которой является отнюдь не сахар, а изюм, орехи, зерновые каши. Но недавно голландские и немецкие учёные с помощью спектрального анализа обнаружили, что, кроме глюкозы, мозг потребляет молочную кислоту, уровень которой повышается при диспропорции поступления кислорода к тканям и повышении энергозатрат. В критические для работы головного мозга моменты он начинает питаться лактатом, что объясняется не столько дефицитом глюкозы, сколько нехваткой кислорода.
  7. При получении большого количества новой информации возникает эффект замедленного хода времени. На обработку, усвоение и распределение новой информации мозг тратит больше времени, и человеку кажется, что оно движется медленнее. И наоборот – обращение к привычному материалу способно ускорить субъективное восприятие хода времени, потраченного на такую деятельность.
  8. Предельная умственная усталость может стать прекрасным стимулом для проявления креативности. Уставший организм начинает отсеивать в потоке информации всё лишнее и пытается найти наиболее эргономичное решение с помощью генерирования новых идей путём применения иногда иррациональных, но «свежих» творческих возможностей.
  9. Пока психологи спорят о корректности разделения людей на экстравертов и интровертов, нейрофизиологи приводят доказательство того, что мозг представителей этих двух типов личности по-разному обрабатывает поступающие стимулы. У экстравертов путь прохождения стимулов короче и лежит через области, которые отвечают за сенсорную информацию. У интровертов путь прохождения сигнала длиннее и лежит он через области, которые связаны с запоминанием, планированием и принятием решений.
  10. Работу головного мозга можно стимулировать искусственно, облегчая прохождение сигнала между нейронами, обеспечивая качественную транспортировку кислорода и глюкозы, улучшая кровоснабжение тканей. Делается это с помощью препаратов с ноотропным эффектом. Но существует правило: чем активнее стимулирующие препараты действуют на мозг, тем опаснее последствия для мозга в виде побочных эффектов и биологической зависимости. Поэтому для стимуляции применяют растительные средства «мягкого» воздействия. Срабатывают они немного медленнее сильных стимуляторов, но зато безопаснее и, кроме того, если их принимать курсами, позволяют добиться устойчивого улучшения физиологических возможностей мозга. Самые известные из низ сейчас: BrainRush, Optimentis и особенно HeadBooster.
Читать еще:  Как увеличить грудь без операции: что делают современные девушки?

Принципы работы мозга

Особенность работы мозга человека такова, что о норме в рамках этой темы следует говорить с большой осторожностью. Грань между гениальностью и патологией настолько тонка, что почти незаметна. Психические и нервные расстройства фиксируются уже настолько часто, что начали опережать по количеству сердечно-сосудистые заболевания и онкологию. Тем не менее, существуют нормативные показатели для работы мозговых волн, различные отклонения в регистрации которых дают возможность установить патологии развития.

Мозговые волны

«Мозговые волны» – это излучаемые мозгом электромагнитные волновые колебания малой интенсивности с диапазоном частоты от 1 до 40 герц. В норме они имеют следующие показатели:

  • Альфа-уровень работы мозга с частотой 8-13 Гц у 95% здоровых людей регистрируется в состоянии расслабленного бодрствования главным образом в областях затылка и темени.
  • Бета-ритм. Частота работы мозга 14-40 Гц. В норме имеет слабовыраженные колебания с амплитудой до 3-7 мкВ в областях передних и центральных извилин. Возникает при бодрствовании во время наблюдения или при концентрации на решении проблем.
  • Гамма-волна возникает при решении задач, требующих максимальной сосредоточенности. Колебания от 30-100 Гц в теменной, височной, фронтальной и прецентральной областях.
  • Дельта-ритм с колебаниями 1-4 Гц связан с медленными восстановительными процессами и низкой активностью.
  • Тета-ритм. Его частота – 4-8 Гц с регистрацией в гиппокампе и фронтальных зонах. Возникает при переходе расслабленного бодрствования в сонливость.

Принцип рефлекторной работы

Базовый принцип работы нервной системы – рефлекторный.

Рефлекс – это реакция организма на раздражение рецепторов (чувствительных образований), выполнение которой происходит с участием нервной системы.

Рене Декартом в 17 веке был открыт рефлекторный принцип нервной деятельности в целом. А предположение о рефлекторной деятельности высших отделов мозга, то есть, принцип рефлекторной работы мозга был открыт И. Сеченовым уже в 19 веке. И. Павлов разработал пути экспериментального объективного исследования функций коры и методику выработки условных рефлексов на безусловные. Развивая эти представления, П. Анохин создал концепцию функциональной системы, в рамках которой утверждается, что в каждый момент времени складывается сложная система – временное объединение чувствительных рецепторов, нервных элементов структур головного мозга с исполнительными органами.

Человек не компьютер

В целом принципы работы мозга отличаются от принципов работы компьютера и сравнивать их можно только с многочисленными оговорками. Так, например, у человека, в отличие от компьютера, не существует единой энергонезатратной пассивной локализации памяти. Однако нейроны, отвечающие за состояние памяти, всё-таки сосредоточены более-менее сгруппировано в неокортоксе, который содержит около 11млрд. нейронов и ещё больше глий. (Этот тип клеток мозга становится средой обитания нейронов, а их метаболизм связан с метаболизмом нейронов).

Правое и левое полушария: ответственность и синергия

Почти в каждом онлайн-тесте на определение пропорции активности левого и правого полушария перед глазами зрителя появляется «компьютерный» женский силуэт в движении, который может крутиться либо по часовой, либо против часовой стрелки. Это иллюзорное впечатление, которого создавшие его учёные и компьютерщики специально добивались. Но, в зависимости от того, как для наблюдателя движется крутящийся силуэт, можно сказать, какое из полушарий у человека доминирует в текущий момент: по стрелке – левое полушарие, против хода часовой стрелки – правое.

В тестах, поверяющих полушария мозга на работоспособность, чаще есть и другие «испытания», но все они преследуют цель установить:

  • Модель сознания, где за логическое, последовательное, символическое отвечает левое полушарие, а за интуитивное, хаотическое, конкретное – правое.
  • Тип целеполагания.
  • Вид деятельности (Здесь ориентацией во времени, двигательной активностью и чувством тела «занимается» левая половина мозга, а пространственной ориентацией и контролем за движением предметов – правая).
  • Характер интеллекта – вербальный теоретический с управлением левой половиной и невербальный практический с управлением правой.
  • Модель памяти – на цифры и формулы для левого полушария и на наглядные образы эмоциональной природы – для правого.
  • Вид обработки информации – медленная понятийная или быстрая образная.

В работе полушарий мозга всегда наблюдается функциональное разделение обязанностей, но задача тренировок – привести в гармонию работу полушарий головного мозга, объединив их возможности.

Проверка работы мозга: тест на интеллект

Некоторые «продвинутые» начальники при приёме на работу используют IQ-тест, пытаясь определить интеллектуальные способности будущего сотрудника. Это удобно и понятно, потому что этот критерий считается устоявшимся и иллюстративным. Однако на самом деле проверка на IQ демонстрирует только один тип интеллектуальных возможностей человека, не давая соискателю продемонстрировать и десятой части всего спектра своих способностей. Отсюда вывод: начальнику целесообразнее провести с потенциальным работников узкоспециальный тест, относящийся непосредственно к предстоящей работе – проверку на:

  • логическое мышление,
  • пространственную память,
  • внимание и концентрацию,
  • скорость принятия решения и др.

Однако вера в непогрешимость IQ-теста не единственное заблуждение, бытующее в массовой культуре. К таким же убеждениям относятся представление о том, что интеллектуальные способности на 100 процентов зависят от количества т. н. «серого вещества» (хотя, что такое серое вещество знают далеко не все). Или то, что существует особая женская логика, а мужчины умнее женщин.

Поправка на мужской и женский ум иногда правомерна. Девочки, например, с первых минут после рождения более чувствительны к прикосновениям, а женщины лучше мужчин улавливают эмоциональные оттенки в речи и вообще более восприимчивы к словам. Однако из сказанного не следует, что мужская логика существует отдельно от женской, и мужской ум более совершенен, чем женский.

Вот одна из многочисленных иллюстраций. В апреле 2015 года была «поднята» статистика наиболее эффективных программистов на базе 4 млн. анкет. Выяснилось, что заказчики больше довольны работой, выполненной женщинами, однако только до тех пор, пока не узнают о половой принадлежности автора. После этого – в одном случае из семи, у заказчиков включаются гендерные предубеждения.

Исследование работы мозга продолжаются непрерывно. По книге Дика Свааба «Мы – это наш мозг. От матки до Альцгеймера», книге Криса Фрита «Мозг и душа», книге Тео Компернолле «Мозг освобожденный», книге Дэвида Рока «Мозг. Инструкция по применению» и многим другим изданиям можно следить за новыми открытиями в этой теме и сопоставлять популярные теории.

13 способов прокачать мозг, которыми пользуются ученые и сотрудники спецслужб

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

XXI век стал началом эпохи, когда ученым удалось буквально пробраться внутрь мозга и развенчать мифы о том, как он работает. Например, размер и вес мозга не связаны с уровнем интеллекта. Одновременно начались испытания методик и наблюдения, обучающие нас тому, как «взламывать» программы, которым следует мозг, и как прокачивать нужные навыки с нуля в любом возрасте. Этими открытиями сегодня активно пользуются сотрудники спецслужб, спортсмены, космонавты, врачи и любители биохакинга.

AdMe.ru расскажет о популярных заблуждениях, связанных с нашим мозгом, и предложит несколько простых способов сделать его работу более эффективной.

Миф: Мозг никогда не устает

На самом деле: от умственной работы мозг не способен устать, но психологическое, эмоциональное и физическое состояние влияют на его концентрацию и активность. Недавние исследования показали, что мозг лучше всего работает там, где слышит шум волн, чувствует соленый свежий воздух, видит оттенки синего и ощущает теплый песок. Поэтому на побережье моря или океана мы быстро восстанавливаем силы.

  • Что делать: посещайте соляные комнаты, чаще гуляйте в хвойном лесу, отдыхайте вблизи водоемов, а летом не стесняйтесь ходить босиком. Постарайтесь иногда выбираться на море.

Миф: Рисуя, математиком не станешь

На самом деле: рисуйте, когда никак не решается сложная задача или нужно сделать серьезный выбор. Это занятие активизирует оба полушария, и мозг быстрее находит верное решение. Интегрированные занятия показали, что дети скорее осваивают математику и быстрее запоминают информацию, если иллюстрируют новый материал или просто калякают на полях.

  • Что делать: рисовать или раскрашивать в течение 10–20 минут. Лучше работать неактивной рукой. Например, если вы правша, используйте левую руку. Превратите это в ежедневное занятие: эффект станет заметен в течение первого месяца.

Миф: Качели — это развлечение для детей

На самом деле: в раннем возрасте раскачивания помогают в развитии отделов мозга, отвечающих за речь и обработку информации. Поперечное качание и раскручивания в любом возрасте укрепляют вестибулярный аппарат, развивая навык ориентации в пространстве. Проверено космонавтами.

  • Что делать: качаться на качелях по 15–20 минут 2–3 раза в неделю и не упускать возможности прокатиться на карусели. Это избавит вас от морской болезни и неприятных ощущений, возникающих при чрезмерном употреблении алкоголя.

Миф: Экстрасенсорных способностей не существует

На самом деле: то, что многие называют шестым чувством, часто развивается у тех, кто вынужден разрабатывать отдельные органы чувств. Например, слепые люди, концентрируясь на слухе, обонянии и рецепторах кожи, чувствуют пространство вокруг себя. Их мозг на основе полученных данных создает в уме карту, которую использует при движении.

  • Что делать: несколько раз в неделю выполняйте повседневные дела с берушами, ходите задом наперед или попробуйте игру «Что в коробке?», когда с завязанными глазами нужно определить на ощупь, что за предметы находятся в емкостях.
Читать еще:  Ох уж, эта жвачка, или как удалить жвачку с одежды

Миф: Лучший спорт для мозга — шахматы

На самом деле: мозг лучше работает во время комплексных физических упражнений —выделяются гормоны, которые улучшают память, ускоряют усвоение новых навыков и заботятся о здоровье уже существующих нейронов. Например, в одном эксперименте испытуемые решали задачи. В перерыве одна группа делала зарядку, а вторая отдыхала сидя. В итоге лежебоки хуже справились с заданием.

Главное — избегать занятий с высоким риском для здоровья. Например, регбисты сталкиваются с нарушениями функций мозга из-за частых травм головы, связанных с особенностями этого вида спорта.

  • Что делать: не полагаться только на шахматы и разгадывание кроссвордов, а регулярно плавать, танцевать или записаться на йогу, чтобы комплексно развивать тело.

Миф: Молоко полезно для мозга

На самом деле: у молока много противопоказаний; гораздо полезнее для тела и головы употреблять кефир и другие кисломолочные продукты. Еду и напитки, чей положительный эффект на мозг пока не доказан, лучше употреблять изредка, в том числе вино и шоколад.

Ожирение разрушает связи между нейронами, сахар и трансжиры приводят к воспалениям. Мозг переходит на низкоэнергетический режим болезни и впадает в депрессию. Недостаток еды тоже выводит этот орган из равновесия: он бросает все силы на то, чтобы достать еды, и человек становится агрессивным и раздражительным. Продолжительность жизни мозга сокращается, увеличивается риск развития болезней мозга.

  • Что делать: в регулярный рацион включить жирную рыбу, икру, орехи, фрукты и овощи. Перейти на кетоновую диету, обязательно проконсультировавшись с врачом.

Миф: Многие навыки можно получить только в детстве

На самом деле: практически любой навык можно освоить и развить в зрелом возрасте.

Например, хирурги начинают заниматься на скрипке в 30+ лет, чтобы развить мелкую моторику. Спецслужбы заставляют сотрудников проходить компьютерные игры, чтобы развивать скорость реакции, логику и вырабатывать правильное поведение в миссиях.

  • Что делать: не бойтесь попробовать себя в том, о чем мечтали в детстве. Новые знания создают новые нейронные связи, защищая мозг от старения. Пусть вас не смущают возрастные рамки: на Олимпиаде в Пхенчхане в дисциплине «горные лыжи» Мексику представлял спортсмен, который за год до этого впервые освоил данный вид спорта — в 40 лет.

Миф: Позитивное мышление — удел молодых и неопытных

На самом деле: оптимисты легче переживают неудачи и быстрее достигают поставленных целей, а вот продолжительное волнение на 29 % увеличивает риск умереть от сердечного приступа и на 41 % — от рака. И пусть то, как люди смотрят на жизнь, определяется генами, но именно жизненный опыт решает, кем вы станете. Поэтому психологи советуют развивать так называемое позитивное искажение.

  • Что делать: существует онлайн-тренинг, который следует выполнять ежедневно. В нем среди 9 человек требуется как можно быстрее найти того, кто улыбается. Регулярные занятия заставляют мозг перестроить мировосприятие и снижают уровень тревожности.

Миф: У одних людей математический склад ума, а все остальные — гуманитарии

На самом деле: базовое понимание математики дано всем от природы. Это важный навык для выживания. Например, симметричность помогает обнаружить зрелый фрукт, а «чувство числа» — определить количество людей в племени противника.

Математические способности по-разному развиты у людей, но даже в зрелом возрасте их можно улучшить. Это благотворно влияет на работу памяти, а также будет полезно тем, кто занят творческим трудом и музыкой.

  • Что делать: начните с простого — играйте чаще в «Монополию» и «Буквоед». Обратитесь к простым задачкам и тактильным головоломкам, считайте в уме расходы, делая покупки. Загляните на этот сайт — он признан лучшим онлайн-ресурсом, с которым легко освоить математику любому.

Миф: Пить кофе каждый день полезно для памяти

На самом деле: кофеин улучшает работу мозга и способен отсрочить возрастные нарушения памяти, но не обязательно регулярно употреблять кофе. Значительно усовершенствовать память, увеличить объем знаний и словарного запаса помогает чтение в больших объемах.

  • Что делать: осваивайте по 1–2 книги разных жанров в неделю. Перечитывайте старое, чтобы «перезаписать данные»: если долго не обращаться к информации, мозг удаляет ее из памяти.

Миф: Виртуальные карты и навигатор развивают пространственное ориентирование

На самом деле: долго используя навигатор, люди постепенно забывают расположение даже тех улиц, по которым ежедневно ходили годами. Поэтому в Лондоне таксисты обязаны знать наизусть расположение 25 000 улиц, чтобы получить лицензию на работу.

Знание улиц и ориентирование по картам увеличивают область мозга, которая ориентирует нас в пространстве, избавляет от невротизма и учит быстро переключаться с одной стратегии на другую, более эффективную в конкретной ситуации.

  • Что делать: откажитесь от навигатора в пользу бумажных карт и научитесь краем глаза всегда следить за ориентирами, например положением солнца. Благодаря этому вы сможете находить нужное место даже в незнакомом городе.

Миф: Электростимуляция сжигает мозги

На самом деле: к электростимуляции мозга все чаще прибегают ученые, спецслужбы, спортсмены, геймеры и люди, которые восстанавливаются после черепно-мозговой травмы или инсульта. Такая терапия улучшает концентрацию внимания, прокачивает логику, скорость реакции, вербальную память и пробуждает воображение. Например, известно, что во время некоего теста ни один из испытуемых не смог выполнить сложное задание на логику, а после курса электростимуляции 40 % испытуемых дали верный ответ.

  • Что делать: использование подобной терапии следует начать с консультации у врача, чтобы не нанести вред здоровью.

Миф: Стимулирование центра удовольствия заставляет мозг работать лучше

На самом деле: гормон дофамин вызывает чувство удовольствия, когда вы едите сладкое, употребляете алкоголь или влюбляетесь. Он ненадолго возбуждает мозг, заставляя его усиленно работать, а затем снижает работоспособность, требуя новую «дозу».

Стимулировать мозг надолго и без ущерба может гормон серотонин. Он выделяется, когда вы занимаетесь самореализацией, смеетесь или разделяете любимое занятие с приятным человеком, например смотрите кино или обедаете. В таких случаях можно сделать исключение, чтобы вместе побаловаться сладостями или хорошим вином.

  • Что делать: чаще проводите время с друзьями, путешествуйте, знакомьтесь с новыми людьми и старайтесь разделять удовольствия с близкими.

А вы готовы испытать на себе подобные техники?

Интересные особенности работы мозга

С одной стороны, работа головного мозга изучена достаточно хорошо благодаря трудам сотен исследователей и современной аппаратуре. С иной – никто из учёных не может в подробностях рассказать, как работает мозг человека. Фактически вся наука и медицина основаны на предположениях, догадках, недоразумениях, косвенных результатах экспериментов и даже вере.

Изучение функционирования этого сложнейшего и самого непонятого в мире объекта – очень перспективное занятие, как для молодых специалистов, так и для опытных учёных, медиков, психологов. Мы попытаемся привести принципы работы головного мозга человека, основываясь на результатах экспериментов и достижениях современной науки.

Что такое мозг?

Это главный орган ЦНС, расположенный и хорошо защищённый от влияния на него факторов внешней среды черепной коробкой и мозговой жидкостью. Череп защищает от сильных механических воздействий, а жидкость, в которой мозговое вещество словно плавает, играет роль амортизатора.

Он состоит из двух тесно взаимодействующих полушарий, в состав коих входят миллиарды нейронов – нервных клеток. Каждая клетка является структурной единицей и связана с соседней массой нервных отростков – аксонов. Те, в свою очередь, являются каналами передачи нервных импульсов и связаны синоптическими связями. Сигналы (нейромедиаторы) вырабатываются самими нейронами и передаются по каналам (аксонам), причём разные типы нейронов и вещества вырабатывают различные. Кроме того, они способны генерировать слабые электрические токи.

Интересный факт! Известно, что все нейроны общаются между собой, даже находясь на значительном для их размеров расстоянии. Если бы это общение осуществлялось благодаря электрическим сигналам, внутри черепа «блуждали» бы огромные токи, но таковых нет.

Работа головного мозга человека достаточно подробно объяснена на молекулярном уровне, насколько это позволяет современное оборудование, но понимания того, как в результате взаимодействия миллиардов клеток головной мозг работает как единый организм, нет. Также никто не знает, какими принципами и механизмами координируется взаимодействие столь большого числа клеток.

Тут можно провести аналогии с пчелиной или муравьиной семьёй: один муравей или пчела, и даже несколько десятков или сотен особей, пускай в столь небольшой семье будут присутствовать все классы (рабочие, матка, кормящие расплод), не способны функционировать как один организм, полноценная семья. Только их число достигнет критического количества, всё встаёт на свои места, все делают своё дело, вроде кто-то всеми ими руководит со стороны.

Строение

Каждое полушарие выполняет определённые функции в организме и психической деятельности людей. Если с обеспечением существования тела картина хотя бы в общих чертах понятна, то ментальный план (мышление) для людей пока неосязаем. Как человек думает, неизвестно.

Головной мозг соединяется со спинным – массивным пучком нервных волокон, состоящим из более, чем 30 сегментов. По нему все сигналы передаются в головной мозг и обратно. Сам орган боли не чувствует, потому как не обладает нервными окончаниями.

Человеческий мозг окружен 3-мя оболочками:

  • твёрдая – соединительная ткань;
  • мягкая – обволакивает орган, заполняя собой все извилины, в ней не расположен ни один кровеносный сосуд;
  • паутинная – расположена между предыдущими, под ней находится подпаутинное пространство, заполненное спинномозговой жидкостью, амортизирующей резкие физические перегрузки (удары).

Кора – это пара полушарий, соединенных мозолистым телом – пучком нервов. Полушария условно разделены на отделы и центры, выполняющие преимущественно управление какой-либо одной функцией организма: кровообращение, дыхание. Строение мозга очень сложное, рассматривать все аспекты физиологии органа не будем.

Функционирование

Установлено, что полушария отвечают за работу противоположных частей тела: левое, по большему счёту, заставляет работать правую часть организма, а правое – левую. Общаются они между собой посредством моста – мозолистого тела.

Правое полушарие в целом отвечает за предметно-образное мышление, которое на порядки быстрее символьного (лучше раз увидеть, чем 7 раз услышать). Людям с развитым левым полушарием (левши) проще оперировать образами, а не числами, им трудно понимать чертежи, диаграммы и графики. Активизация и развитие левого полушария делает левшей творческими людьми (изобретатели, писатели, асы в разного рода искусствах и видах деятельности), одним словом – творцами.

Левая часть – это абстрактно-логическая деятельность. Работа человеческого мозга с более развитым этим полушарием делает своего владельца интеллектуалом, способным врать, не видеть целостности вещей, процессов и связей между ними.

То, что не увидишь

Эмоции – от них во многом зависит деятельность как мозга, так и организма в целом. За выделение большинства гормонов, которые управляют почти всеми процессами в теле и его эмоциональным состоянием, отвечает лимбическая система. Недостаток или чрезмерное количество гормонов приводит к тем или иным сбоям и изменениям в функционировании организма, изменению его эмоционального состояния. Во многом работа мозга человека зависит от уровня гормонов.

Мысли и память

Споры о том, что такое мысли, где находится память и каков принцип интеллектуальной деятельности, ведутся второй век, как минимум, но ответов на вопрос нет. Одни ссылаются на отсутствие необходимой аппаратуры, которая ещё и не создана, скорее всего, вторые утверждают, что людям на нынешней ступени развития не дано многого понять, третьи доказывают, что ответ нужно искать не только под черепом. Мозг – это приемопередатчик, который принимает информацию из вешней среды, обрабатывает её, вырабатывает реакции организма на её основе, а также посылает часть данных куда-то, во внешнюю среду.

До сих по не найдены центры или участки, в которых хранится весь наш опыт, отвечающие за память. Предположения того, что ячейки памяти находятся где-то далеко, а не в голове, становится всё более интересными научным кругам.

Ответ, как работает эта система, скрывается в молекуле ДНК, она является ключом к пониманию многих процессов во Вселенной, в том числе и в мозгу. Как объяснить общение клеток между собой, если пропускной способности нервных волокон для передачи сигналов явно недостаточно. Вывод: головной мозг человека работает на совершенно иных принципах, чем предполагают учёные. И тут необходимо присмотреться к основам квантовой механики.

Ритмы

Любой вид мозговой деятельности происходит на определённых частотах работы органа – ритмы. Их два вида:

  • альфа – частота 7-17 Гц, характеризуется состоянием сознательного покоя (медитация, сон);
  • бета – частота около 20 Гц – излучаются мозгом почти всегда.
Читать еще:  Комплекс Электры: чем это может грозить

Что интересно, бета-ритмы соответствуют частоте стоящих электромагнитных волн, расположенных между ионосферой и поверхностью Земли (волны Шумана).

Альфа-волны частотой 7,8 Гц генерируются процессами, происходящими на Солнце и в облаках. Они задают ритм жизни на планете, им и подчиняется мозговая деятельность. 2-я гармоника резонанса Шумана равняется 14 герцам, что соответствует состоянию мозга, когда он готов обучаться – получать, усваивать и обрабатывать информацию, а также вырабатывать на её основе новую.

Если кто так и не понял, как работает мозг человека, значит всё в порядке. С одной стороны – это очень сложный орган, электрохимическая машина, работа коего издали напоминает функционирование транзистора (но очень сложного), а с иной – это не самодостаточный орган, он тесно взаимосвязан с окружающим миром, происходящими вокруг и вдали от нас процессами, а также активностью Солнца.

Немалый процент учёных согласны, что 95-98% ДНК, относимых к мусорным генам, играют важную роль в жизнедеятельности живых организмов.

Что такое сознание и бессознательное, сновидения, куда девается сознание во время сна или, например, получения серьёзных травм, как мозг связан с окружающей средой, куда деваются мысли, почему многие вещи мы делаем рефлекторно…вот лишь мизерная часть вопросов, ответ на которые должен дать человек в ближайшем будущем.

Как работает мозг?

Этот пост написан по мотивам лекции Джеймса Смита, профессора Висконсинского университета в Мадисоне, специализирующегося в микроэлектронике и архитектуре вычислительных машин.

История компьютерных наук в целом сводится к тому, что учёные пытаются понять, как работает человеческий мозг, и воссоздать нечто аналогичное по своим возможностям. Как именно учёные его исследуют? Представим, что в XXI веке на Землю прилетают инопланетяне, никогда не видевшие привычных нам компьютеров, и пытаются исследовать устройство такого компьютера. Скорее всего, они начнут с измерения напряжений на проводниках, и обнаружат, что данные передаются в двоичном виде: точное значение напряжения не важно, важно только его наличие либо отсутствие. Затем, возможно, они поймут, что все электронные схемы составлены из одинаковых «логических вентилей», у которых есть вход и выход, и сигнал внутри схемы всегда передаётся в одном направлении. Если инопланетяне достаточно сообразительные, то они смогут разобраться, как работают комбинационные схемы — одних их достаточно, чтобы построить сравнительно сложные вычислительные устройства. Может быть, инопланетяне разгадают роль тактового сигнала и обратной связи; но вряд ли они смогут, изучая современный процессор, распознать в нём фон-неймановскую архитектуру с общей памятью, счётчиком команд, набором регистров и т.п. Дело в том, что по итогам сорока лет погони за производительностью в процессорах появилась целая иерархия «памятей» с хитроумными протоколами синхронизации между ними; несколько параллельных конвейеров, снабжённых предсказателями переходов, так что понятие «счётчика команд» фактически теряет смысл; с каждой командой связано собственное содержимое регистров, и т.д. Для реализации микропроцессора достаточно нескольких тысяч транзисторов; чтобы его производительность достигла привычного нам уровня, требуются сотни миллионов. Смысл этого примера в том, что для ответа на вопрос «как работает компьютер?» не нужно разбираться в работе сотен миллионов транзисторов: они лишь заслоняют собой простую идею, лежащую в основе архитектуры наших ЭВМ.

Моделирование нейронов

Кора человеческого мозга состоит из порядка ста миллиардов нейронов. Исторически сложилось так, что учёные, исследующие работу мозга, пытались охватить своей теорией всю эту колоссальную конструкцию. Строение мозга описано иерархически: кора состоит из долей, доли — из «гиперколонок», те — из «миниколонок»… Миниколонка состоит из примерно сотни отдельных нейронов.

По аналогии с устройством компьютера, абсолютное большинство этих нейронов нужны для скорости и эффективности работы, для устойчивости ко сбоям, и т.п.; но основные принципы устройства мозга так же невозможно обнаружить при помощи микроскопа, как невозможно обнаружить счётчик команд, рассматривая под микроскопом микропроцессор. Поэтому более плодотворный подход — попытаться понять устройство мозга на самом низком уровне, на уровне отдельных нейронов и их колонок; и затем, опираясь на их свойства — попытаться предположить, как мог бы работать мозг целиком. Примерно так пришельцы, поняв работу логических вентилей, могли бы со временем составить из них простейший процессор, — и убедиться, что он эквивалентен по своим способностям настоящим процессорам, даже хотя те намного сложнее и мощнее.

На рисунке, приведённом чуть выше, тело нейрона (слева) — небольшое красное пятнышко в нижней части; всё остальное — дендриты, «входы» нейрона, и один аксон, «выход». Разноцветные точки вдоль дендритов — это синапсы, которыми нейрон соединён с аксонами других нейронов. Работа нейронов описывается очень просто: когда на аксоне возникает «всплеск» напряжения выше порогового уровня (типичная длительность всплеска 1мс, уровень 100мВ), то синапс «пробивается», и всплеск напряжения переходит на дендрит. При этом всплеск «сглаживается»: вначале напряжение за 5..20мс растёт до порядка 1мВ, затем экспоненциально затухает; таким образом, длительность всплеска растягивается до

Если несколько синапсов одного нейрона активизируются с небольшим интервалом по времени, то «разглаженные всплески», возбуждаемые в нейроне каждым из них, складываются. Наконец, если одновременно активны достаточно много синапсов, то напряжение на нейроне поднимается выше порогового уровня, и его собственный аксон «пробивает» синапсы связанных с ним нейронов.

Чем мощнее были исходные всплески, тем быстрее растут разглаженные всплески, и тем меньше будет задержка до активизации следующих нейронов.

Кроме того, бывают «тормозящие нейроны», активация которых понижает общее напряжение на связанных с ним нейронах. Таких тормозящих нейронов 15..25% от общего числа.

У каждого нейрона тысячи синапсов; но в любой момент времени активны не больше десятой части всех синапсов. Время реакции нейрона — единицы мс; такого же порядка задержки на распространение сигнала вдоль дендрита, т.е. эти задержки оказывают существенное влияние на работу нейрона. Наконец, пару соседних нейронов, как правило, связывает не один синапс, а порядка десятка — каждый с собственным расстоянием до тел обоих нейронов, а значит, с собственной длительностью задержки. На иллюстрации справа два нейрона, изображённые красным и синим, связаны шестью синапсами.

У каждого синапса своё «сопротивление», понижающее входящий сигнал (в примере выше — со 100мВ до 1мВ). Это сопротивление динамически подстраивается: если синапс активизировался сразу перед активацией аксона — то, видимо, сигнал с этого синапса хорошо коррелирует с общим выводом, так что сопротивление понижается, и сигнал будет вносить больший вклад в напряжение на нейроне. Если же синапс активизировался сразу после активации аксона — то, видимо, сигнал с этого синапса не имел отношения к активации аксона, так что сопротивление синапса повышается. Если два нейрона связаны несколькими синапсами с разной длительностью задержки, то такая подстройка сопротивлений позволяет выбрать оптимальную задержку, или оптимальную комбинацию задержек: сигнал начинает доходить именно тогда, когда от него больше всего пользы.

Таким образом, модель нейрона, принятая исследователями нейронных сетей — с единственной связью между парой нейронов и с мгновенным распространением сигнала от одного нейрона к другому — весьма далека от биологической картины. Кроме того, традиционные нейронные сети оперируют не временем отдельных всплесков, а их частотой: чем чаще всплески на входах нейрона, тем чаще будут всплески на выходе. Те детали устройства нейрона, которые отброшены в традиционной модели — существенны или несущественны они для описания работы мозга? Нейробиологи накопили огромную массу наблюдений об устройстве и поведении нейронов — но какие из этих наблюдений проливают свет на общую картину, а какие — лишь «детали реализации», и — как и предсказатель переходов в процессоре — не влияют ни на что, кроме эффективности работы? Джеймс считает, что именно временны́е характеристики взаимодействия между нейронами и позволяют приблизиться к пониманию вопроса; что асинхронность так же важна для работы мозга, как синхронность — для работы ЭВМ.

Ещё одна «деталь реализации» — ненадёжность нейрона: с некоторой вероятностью он может активизироваться спонтанно, даже если сумма напряжений на его дендритах не достигает порогового уровня. Благодаря этому, «обучение» колонки нейронов можно начинать с любого достаточно большого сопротивления на всех синапсах: вначале никакая комбинация активаций синапсов не будет приводить к активации аксона; затем спонтанные всплески приведут к тому, что понизится сопротивление синапсов, которые активизировались незадолго до этих спонтанных всплесков. Таким образом нейрон начнёт распознавать конкретные «паттерны» входных всплесков. Что самое важное, паттерны, похожие на те, на которых нейрон обучался, — тоже будут распознаваться, но всплеск на аксоне будет тем слабее и/или позднее, чем меньше нейрон «уверен» в результате. Обучение колонки нейронов получается намного эффективнее, чем обучение обычной нейронной сети: колонке нейронов не нужен контрольный ответ для тех образцов, на которых она обучается — фактически, она не распознаёт, а классифицирует входные паттерны. Кроме того, обучение колонки нейронов локализовано — изменение сопротивления синапса зависит от поведения лишь двух соединённых им нейронов, и никаких других. В результате этого, обучение приводит к изменению сопротивлений вдоль пути следования сигнала, тогда как при обучении нейронной сети веса изменяются в обратном направлении: от нейронов, ближайших к выходу — к нейронам, ближайшим ко входу.

Например, вот колонка нейронов, обученная распознавать паттерн всплесков (8,6,1,6,3,2,5) — значения обозначают время всплеска на каждом из входов. В результате обучения, задержки настроились на точное соответствие распознаваемому паттерну, так что напряжение на аксоне, вызываемое правильным паттерном, получается максимально возможным (7):

Та же самая колонка отреагирует на похожий входной паттерн (8,5,2,6,3,3,4) меньшим всплеском (6), причём напряжение достигает порогового уровня заметно позднее:

Наконец, тормозящие нейроны могут использоваться для реализации «обратной связи»: например, как на иллюстрации справа, — подавлять повторные всплески на выходе, когда вход длительное время остаётся активным; или подавлять всплеск на выходе, если он слишком задерживается по сравнению со входными сигналами, — чтобы сделать классификатор более «категоричным»; или, в нейросхеме для распознавания паттернов, разные колонки-классификаторы могут быть связаны тормозящими нейронами, чтобы активация одного классификатора автоматически подавляла все остальные классификаторы.

Распознавание изображений

Для распознавания рукописных цифер из базы MNIST (28×28 пикселей в оттенках серого) Джеймс из колонок-классификаторов, описанных выше, собрал аналог пятислойной «свёрточной нейросети». Каждая из 64 колонок в первом слое обрабатывает фрагмент 5х5 пикселей из исходного изображения; такие фрагменты перекрываются. Колонки второго слоя обрабатывают по четыре выхода из первого слоя каждая, что соответствует фрагменту 8х8 пикселей из исходного изображения. В третьем слое всего четыре колонки — каждой соответствует фрагмент из 16х16 пикселей. Четвёртый слой — итоговый классификатор — разбивает все изображения на 16 классов: класс назначается в соответствии с тем, который из нейронов активизируется первым. Наконец, пятый слой — классический перцептрон, соотносящий 16 классов с 10 контрольными ответами.

Классические нейросети достигают на базе MNIST точности 99.5% и даже выше; но по утверждению Джеймса, его «гиперколонка» обучается за гораздо меньшее число итераций, благодаря тому, что изменения распространяются вдоль пути следования сигнала, а значит, затрагивают меньшее число нейронов. Как и для классической нейросети, разработчик «гиперколонки» определяет только конфигурацию соединений между нейронами, а все количественные характеристики гиперколонки — т.е. сопротивление синапсов с разными задержками — приобретаются автоматически в процессе обучения. Кроме того, для работы гиперколонки требуется на порядок меньшее число нейронов, чем для аналогичной по возможностям нейросети. С другой стороны, симуляция таких «аналоговых нейросхем» на электронном компьютере несколько затрудняется тем, что в отличие от цифровых схем, работающих с дискретными сигналами и с дискретными интервалами времени — для работы нейросхем важны непрерывность изменения напряжений и асинхронность нейронов. Джеймс утверждает, что шага симуляции в 0.1мс достаточно для корректной работы его распознавателя; но он не уточнял, сколько «реального времени» занимает обучение и работа классической нейросети, и сколько — обучение и работа его симулятора. Сам он давно на пенсии, и свободное время он посвящает совершенствованию своих аналоговых нейросхем.

Резюме от tyomitch: представлена модель, основанная на биологических предпосылках, достаточно просто устроенная, и при этом обладающая интересными свойствами, радикально отличающими её от привычных цифровых схем и от нейросетей. Возможно, такие «аналоговые нейроны» станут элементной базой будущих устройств, которые смогут справляться с рядом задач — например, с распознованием образов — не хуже человеческого мозга; точно так же, как цифровые схемы давно превзошли человеческий мозг в способности к счёту.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector