Строение головного мозга — Схема строения и функции отделов мозга человека

Новая теория, как мозг строит модель мира

Это прорывной шаг к построению сильного ИИ

Что вы видите на этой картинке?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что такое теория сенсомоторного вывода

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

Читайте также:  Что делать если болит желудок — когда лечить в домашних условиях

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

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

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

Но вернемся к сенсомоторному выводу.

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

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

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

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

Эта теория способна объяснить очень многое и, в частности:

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

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

Пример, как это работает

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

Читайте также:  Скрининг рака шейки матки

А ниже этот процесс представлен в виде нескольких рисунков.

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

Паттерны контрастирования — системный подход

Паттерны контрастирования головного мозга

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

Перивентрикулярное накопление контраста

Перивентрикулярное накопление контраста может быть обусловлено такими причинами, как:

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

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


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

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

Читайте также:  Имурон-вак (Вакцина БЦЖ для иммунотерапии рака мочевого пузыря) (Imurоn-vac) - инструкция по примене

Гириформное накопление контраста (интрааксиальная патология).

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

Гириформное накопление контраста обусловлено следующими наиболее частыми причинами:

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

Ниже представлена схема кортикального гириформного накопления контраста:

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

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

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

Ниже представлена контрастная КТ пациента с подострым тромботическим инфарктом.

Ниже представлен микропрепарат тоже пациента.

Нодулярное субкортикальное накопление контраста (интрааксиальная патология).

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

Наиболее частые причины:

  • Метастазирование
  • Тромботическая эмболизация

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

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

КОРА́ БОЛЬШИ́Х ПОЛУША́РИЙ ГОЛОВНО́ГО МО́ЗГА

  • В книжной версии

    Том 15. Москва, 2010, стр. 226

    Скопировать библиографическую ссылку:

    КОРА́ БОЛЬШИ́Х ПОЛУША́РИЙ ГОЛОВ НО́ГО МО́ЗГА, слой се­ро­го ве­ще­ст­ва (1–5 мм), по­кры­ваю­щий по­лу­ша­рия. Эта часть го­лов­но­го моз­га, имею­щая упо­ря­до­чен­ную слои­стую струк­ту­ру; раз­ви­ва­ет­ся на позд­них эта­пах эво­лю­ции и иг­ра­ет клю­че­вую роль в осу­ще­ст­в­ле­нии выс­шей нерв­ной дея­тель­но­сти; уча­ст­ву­ет в ре­гу­ля­ции и ко­ор­ди­на­ции всех функ­ций ор­га­низ­ма. В хо­де эво­лю­ции у круг­ло­ро­тых и рыб по­яв­ля­ет­ся пред­шест­вен­ник К. б. п. г. м. – пал­ли­ум (лат. pallium – плащ, по­кров), в ко­то­ром раз­ли­ча­ют­ся 3 струк­ту­ры: па­лео­пал­ли­ум (древ­ний плащ), ар­хи­пал­ли­ум (ста­рый плащ) и нео­пал­ли­ум (за­ча­точ­ный но­вый плащ). На­чи­ная с реп­ти­лий пал­ли­ум диф­фе­рен­ци­ру­ет­ся и при­об­ре­та­ет сло­и­стость (с это­го мо­мен­та его на­зы­ва­ют «кор­текс», от лат. cortex – ко­ра). Т. о., у выс­ших по­зво­ноч­ных К. б. п. г. м. пред­став­ле­на эле­мен­та­ми па­лео­кор­тек­са, ар­хи­кор­тек­са и не­окор­тек­са; по­след­ний до­с­ти­га­ет наи­боль­ше­го раз­ви­тия у мле­ко­пи­таю­щих.

    Ссылка на основную публикацию
    Странные; червячки; или; мушки; перед глазами
    Помутнение стекловидного тела Иногда, человек может замечать в поле зрения темные или прозрачные, плавающие пятна или прозрачные тела, похожие на...
    Стоимость и состав программ
    Программы для детей в возрасте от 3 до 7 лет Становление личности В три года ребенок из периода младшего возраста...
    Стоимость лечения рака шейки матки методом фдт Доктор Афанасьев
    Фотодинамическая терапия Продолжительность сеанса: 30-45 минут Улучшение состояния уже через 1 сеанса Полный курс лечения: 5-10 процедур Лечение тяжелых онкологических...
    Страховка от онкологии, страхование онкологических, критических, смертельных и иных тяжелых заболева
    РАСШИФРОВКА АНАЛИЗА КРОВИ ТАБЛИЦА Качественную интерпретацию результатов анализа крови может осуществить только врач. Однако, как и в любой специальности, в...
    Adblock detector