Голубь Скиннера
951 subscribers
39 photos
106 links
Дария и научные наблюдения

@dkleeva

taplink.cc/dkleeva
Download Telegram
​​IDEAS Neuroschool. Day 3
#neuro

В ходе третьего дня школы по нейронауке отметила для себя концепт полихронизации. Этот феномен возник в симуляции ткани мозга из 1000 нейронов – возбуждающих и тормозных. С некоторой периодичностью выбирался случайный нейрон и подвергался стимуляции, вызывающей спайк. В этой искусственной спайковой сети на фоне стандартных режимов, свойственных нейрональной активности, проявилась интересная закономерность: нейроны как будто группировались и генерировали стереотипные несинхронные паттерны, которые затем воспроизводились. Число таких групп превысило число нейронов в сети, что возможно рассматривать как большой ресурс памяти этой искусственной системы.

Стандартно считается, что синхронная активность нейронов обеспечивает нейрональную коммуникацию, однако такая "полихронная" активность при определённом соотношении задержек возникновения пресинаптических спайков может обеспечивать постсинаптический ответ.

На рисунке (А) изображены связи нейронов a и e с нейронами b, c и d с разными задержками проводимости сигнала по аксону. Возбуждение нейронов обозначается вертикальными линиями, а стрелки указывают на время, когда спайк достигает постсинаптического нейрона. Из схемы (B) видно, что такой сценарий синхронной активности неэффективен, поскольку спайки, возникающие синхронно, достигают постсинаптического нейрона в разное время из-за разных задержек в проводимости. Схемы (C) и (D) показывают сценарии, в которых отсутствие синхронности в спайках пресинаптических нейронов позволяет сигналам достичь постсинаптический нейрон одновременно и вызвать его возбуждение.

Концепт довольно прозрачный, но, насколько мне известно, напрямую наблюдать феномен полихронизации в реальных данных пока что не удаётся, хотя ведутся исследования повторяющихся последовательностей спайков в электрофизиологических данных. Интересно, кстати, что несмотря на наличие кода модели в открытом доступе, попытка реплицировать полихронизацию привела к множеству трудностей и показала большую чувствительность модели к исходным параметрам. Авторы репликации даже составили полезный список рекомендаций для тех, кто вместе с публикацией статьи выкладывает в открытый доступ код своих моделей.

Это полезное напоминание не только о проблемах соотнесения симуляций и реальных данных или плохой воспроизводимости экспериментальных результатов, но и о том, что саму по себе симуляцию бывает непросто воспроизвести независимо. Всё это заставляет лично меня с опаской относиться к нейронаучным теоретизированиям на основе моделей, что, впрочем, не умаляет их важность для формирования полезных интуиций.
​​IDEAS Neuroschool. Last but not least
#neuro

Научная школа подошла к концу. Это было очень интенсивное погружение. Когда станут доступны видеозаписи лекций, сделаю отдельный пост со ссылками. А пока что представляю список поинтов, запомнившихся в последние дни школы.

- Gato – недавно появившаяся универсальная нейросеть с архитектурой "трансформер", своеобразный "швейцарский нож". Она способна выполнять более 600 задач: например, создавать подписи к изображениям, проходить видеоигры или контролировать роботов. Принцип функционирования сети заключается в обучении на большом массиве данных, а затем – последующем дообучении на небольшом объёме данных, соответствующих конкретной задаче, у которой может быть уже другая модальность. У такой универсальности есть обратная сторона: в ряде случаев Gato уступает моделям, изначально обученных для узкоспециализированных задач.

- Socratic Models – тоже недавно реализованный подход. В отличие от Gato, в нём не все задачи реализуются в одной модели, а наоборот – множество моделей для узкоспециализированных задач сочетаются через запросы пользователя.

- Возвращаясь к биологии: открыт вопрос, существуют ли нейроны, специализирующиеся на концептах, у грызунов или приматов. У них могут быть представления о концептах, но отсутствовать их репрезентации. Впрочем, есть данные, указывающие на возможность существования репрезентации гнезда у грызунов независимо от внешних свойств этого гнезда.

- Не совсем ясно, как реализуется интегративная деятельность нейрона. С одной стороны, интуитивно кажется, что специализация нейронов запечатляется в виде паттернов взаимодействия нейрона со своими соседями и установки синаптических связей. С другой стороны, специализация нейрона может сохраняться в качестве эпигенетического следа памяти непосредственно в нём. В пользу этого говорят эксперименты со стиранием синаптических связей, которые затем восстанавливаются, как будто специализация содержится не просто в наборе контактов, но и внутри самого нейрона.

Пусть это и прозвучит пафосно, но хотя я уже не первый год в нейронауке, после таких мероприятий всё ещё ловлю себя на способности удивляться и задаваться вопросами. Это радует.
Серотониновая теория депрессии и её запоздалое "опровержение"
#mental_health

Недавно вышел обзор многочисленных исследований, который показал, что депрессия не является результатом "химического дисбаланса" в мозге, в частности, нарушений выработки серотонина (так называемого "гормона счастья"). Этот обзор широко освещается в СМИ, чему сопутствуют громкие заявления о разоблачении давнего мифа или о бессмысленности фармакотерапии. Но действительно ли полученные результаты поменяли наши представления о депрессии, или же это пример сгущения красок? Попробуем разобраться.

Для депрессии характерно множество проявлений, отражающихся на различных когнитивных доменах – эмоциях, памяти, внимании и др. Это предполагает, что причины этих проявлений могут быть различные. В обзоре же авторы не учитывают эту гетерогенность и рассматривают влияние концентрации серотонина на проявление депрессии в целом. Сложно представить искреннюю веру в то, что такое многообразие симптомов может обуславливаться одним фактором. Поэтому теория "химического дисбаланса" в мозге не рассматривалась специалистами всерьёз уже на протяжении многих десятков лет. Получается, что результаты обзора не являются удивительными или непредсказуемыми.

Тем не менее, объяснение депрессии через "химический дисбаланс" действительно существует в массовом сознании. Это убеждение может подкрепляться упрощённым описанием механизмов депрессии в рекламе препаратов и даже со стороны врачей, объясняющих принципы их действия пациентам.

Это не значит, что "кругом обман": серотонин играет важную роль в регуляции эмоций, и не исключено, что его вклад в отдельные подтипы депрессии или отдельные симптомы может быть велик.

Что точно не следует из обзора:
1. Из обзора не следует, что использование антидепрессантов бессмысленно (в том числе и тех, которые повышают концентрацию серотонина). Эффективность антидепрессантов не обязательно должна обуславливаться наличием "химического дисбаланса" тех нейромедиаторов, на которые они влияют. (Впрочем, то, насколько эффективны антидепрессанты, – тема отдельного обсуждения, я писала об этом ранее).
2. Теория "химического дисбаланса" в какой-то степени могла являться и полезной: она позволяла людям с этим заболеванием не винить себя в его возникновении. И, что немаловажно, из обзора не следует, что в этом смысле может что-то поменяться и что люди с депрессией должны подвергаться стигматизации. Даже если тезис "Это не я, это химический дисбаланс в моём мозге" перестанет быть релевантным, это не значит, что отсутствуют иные биологические причины.

В обзоре имеют место и некоторые ограничения, связанные, например, с тем, что он покрывает исследования даже пятидесятилетней давности: за это время способы измерения содержания серотонина сильно изменились, что могло создать свои искажения. Но в этом примере не столько важны технические ограничения исходного исследования, сколько лежащие на поверхности ошибки последующей интерпретации, из которых могут произрастать всё новые и новые мифы.

Хотелось бы сталкиваться с таким пореже. Здесь следовало бы оставить вдохновенную фразу на тему важности научного просвещения и критического мышления. Но это уже набивает оскомину...

Итоги:
1. Концентрация серотонина не является единственным фактором, обуславливающим возникновение депрессии во всех её проявлениях (и это известно и очевидно уже очень давно).
2. Пункт 1 не относится к оценке эффективности антидепрессантов.
#popsci

Иногда даже самые заядлые материалисты и редукционисты не прочь пофилософствовать. Именно это и произошло в выпуске подкаста "Неискусственный интеллект": вместе с Антоном Кузнецовым и Михаилом Лебедевым мы поговорили о сознании, его содержании (в частности, боли) и о том, как мозг соотносится с нашим "я". Прелесть таких бесед состоит в том, что они не подразумевают окончательное поведение итогов и можно дать волю фантазии и логике.
#popsci

Наш с Настей подкаст пополнился новым выпуском! В нем мы обсудили процесс, горячо любимый многими из нас, – сон. Выпуск получился насыщенным: мы поговорили о теориях сна, о циркадных ритмах, о расстройствах, связанных со сном, и о том, как спать правильно. Будем рады прослушиваниям и вашим отзывам!
Обесценка "гормонов счастья"
#mental_health #neuroscience

Вдогонку к недавнему посту про "разоблачение" серотониновой теории депрессии следует подчеркнуть, что не только для ментальных заболеваний свойственны неоднородные проявления, которые невозможно описать дисфункцией одного нейромедиатора, но и роль самих нейромедиаторов многогранна. Поэтому описание серотонина или дофамина как гормонов счастья или удовольствия является не просто упрощением, но и искажением сути их функционирования.

Ниже представлены факты об этих двух нейромедиаторах, расширяющие традиционные представления о них.

Серотонин
- Несмотря на вовлеченность в функционирование нервной системы, 95% серотонина производится в кишечнике, где он вносит вклад в пищеварение.
- Серотонин участвует в выработке мелатонина — гормона, связанного с циркадными ритмами и циклами сна-бодрствования.
- Тромбоциты в крови содержат серотонин и направляют его к различным тканям, обеспечивая процессы заживления и свертывания крови.
- Регулируя обмен веществ, серотонин понижает аппетит и чувство голода, а также играет роль в поддержании тепла в организме.
- Большое количество серотонина может быть опасным: так называемый серотониновый синдром сопровождается повышением давления и частоты сердечных сокращений, тремором, проблемами с пищеварением. Осложнения могут приводить к судорогам, гиперрифлексии и даже смерти.
- Ваш мозг не может получить серотонин напрямую из еды. Сколько бы бананов вы ни съели, серотонин, содержащийся в них, не преодолеет гематоэнцефалический барьер и не попадет из кровяного русла в мозг. Но не стоит забывать про триптофан — аминокислоту, из которой образуется серотонин. Триптофан как раз может попасть из кровеносной системы в нервную, если вы будете употреблять еду с высоким содержанием белка.

Дофамин
- Дофамин не дарит вам эйфорию и удовольствие от той или иной деятельности. Он предсказывает ее исход. Если вам дают шоколадку, уровень выработки дофамина будет больше, если это преподношение окажется для вас неожиданным, в отличие от ситуации, когда вы уже ожидаете это вознаграждение. В обоих случаях при этом вы можете испытать одинаковое удовольствие от шоколада. Возможна и обратная ситуация: если вы ожидаете шоколадку, а вместо этого вас бьют током, содержание дофамина понизится. Это обеспечивает важные механизмы обучения: дофамин словно служит связующим звеном между вознаграждением и действиями, которые приводили к его получению. Он указывает вам на то, что вам понравилось, чтобы вы это повторили снова, а также на то, чего следует избегать. В этом —важное отличие между желанием и удовольствием.
- Дофамин регулирует выработку пролактина, отвечающего за репродуктивные функции: чем больше дофамина, тем меньше пролактина.
- Дофамин играет важную роль в регуляции движений. Разрушение дофаминергических нейронов сопровождает болезнь Паркинсона, нарушая баланс между активацией и торможением движения, что приводит к возникновению тремора.
- Избыток дофамина может вызывать негативные эффекты: тревожность, бессонницу, агрессию и даже галлюцинации.
#popsci

Несколько дней назад вышел новый выпуск подкаста “Неискусственный интеллект” с моим участием. Получилась очень содержательная беседа с позиций философии и нейронауки на тему технологий чтения мыслей.

В текущей ситуации своевременность такого контента будет находиться под вопросом, но все-таки решила оставить на этом канале ссылку скорее как референс к той деятельности, ценность которой я стараюсь для себя сохранять всегда.
#popsci

Недавно мы с Настей записали очередной выпуск нашего подкаста “Кортекс”. В этом длинном и насыщенном выпуске мы попробовали разобраться в том, как соотносятся представления о ментальных расстройствах с точки зрения психиатрии и нейронауки, как эти дисциплины взаимодополняют друг друга и какие решения текущих проблем в психиатрии предлагает нейронаука.
#popsci

И вновь наш с Настей подкаст “Кортекс” пополнился выпуском. В этот раз мы замахнулись на непростую тему моделирования мозга. В этом выпуске по-особому столкнулись наши с Настей научные идентичности, поскольку я по профессиональной привычке рассматривала моделирование как некий инструмент, а Настя, больше работающая с экспериментальными данными, справедливо поднимала вопрос о целесообразности некоторых масштабных проектов, для которых моделирование мозга — это глобальная цель.

Приятного прослушивания!

P. S. В ближайшее время канал продолжит пополняться и традиционными текстовыми заметками.
Открытые датасеты по нейровизуализации
#resources

Обнаружила полезную платформу, на которой можно найти большое количество данных ЭЭГ, МЭГ, ПЭТ и МРТ. Число датасетов достигает нескольких сотен, доступна фильтрация по характеристикам участников, исследуемому заболеванию или когнитивной задаче.
​​Неуловимые воспоминания
#psychology

Публикация: Otgaar, H., Howe, M. L., & Patihis, L. (2022). What science tells us about false and repressed memories. Memory, 30(1), 16-21.

Продолжая традицию развенчивания некоторых мифов о психике, сегодня коснусь темы подавленных воспоминаний на основе недавно вышедшего обзора. Широко распространено мнение о существовании защитной реакции мозга, заключающейся в том, что травмирующий опыт может автоматически вытесняться из памяти. Затем такие подавленные воспоминания якобы могут быть реконструированы средствами психотерапии.

Существуют ли научные обоснования подавления воспоминаний? Во-первых, в соответствии с имеющимися данными травма забывается крайне редко или почти никогда. Во-вторых, то, что некоторые жертвы травмирующих событий предпочитают не говорить или не думать о них, а также могут забывать детали этих событий (как и любых других, потому что мозг − не видеопленка) не равнозначно подавлению воспоминаний. В-третьих, событие, изначально переживаемое как не травматичное, позже может быть переосмыслено человеком как наносящее травму: эта новая интерпретация не предполагает извлечение якобы подавленных ранее воспоминаний, а опирается на уже имеющиеся воспоминания. В-четвертых, жертва травмирующих событий может сознательно избегать воспоминания на травмирущую тематику, что опять же не равносильно полному отсутствию доступа к этим воспоминаниям ("memory suppression" VS "memory repression"). Наконец, наблюдались случаи, когда человек мог периодически вспоминать травмирующие события, а затем забывать об этих актах воспоминаний, что создавало иллюзию, будто к воспоминанию не обращались годами и оно было "заблокировано" (феномен "forgot-it-all-along (FIA)").

Чем может объясняться восстановление якобы подавленных воспоминаний? В ряде случаев − имплантацией ложных воспоминаний. В отличие от подавленных воспоминаний, существование ложных воспоминаний было подтверждено большим числом экологически валидных исследований, а число людей, восприимчивых к формированию таких воспоминаний, в среднем достигает 30% от участников. Как показали исследования, автобиографические воспоминания могут встраиваться средствами дезинформации или убеждения и покрывать разнообразные несуществующие сценарии, начиная от потери в торговом центре в детстве и заканчивая похищением НЛО. Поэтому воспоминания о травме, восстановленные в ходе терапии или иных так называемых суггестивных процедур, могут не соответствовать действительности.

Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что та или иная форма "подавления" травматичных воспоминаний (если она вообще существует в чистом виде) − это скорее исключение из правил. Если же аккуратно допускать, что имеют место частные случаи подавления и последующей реконструкции такого рода воспоминаний, одним из важных маркеров истинности воспоминания (помимо внешнего подтверждения возможными свидетелями события) должна служить спонтанность этого восстановления, поскольку терапевтические техники постепенного возвращения памяти могут порождать ложные воспоминания.
Elicit — ваш научный ассистент
#resources

Если вы хотите найти ответ на ваш исследовательский вопрос, можно воспользоваться сервисом Elicit, который на основе использования языковых моделей автоматизирует поиск и обработку информации в научных статьях.

Что он умеет делать (см. скрины):
- Находить статьи по исследовательскому вопросу и делать краткую выжимку из каждой аннотации, а также из наиболее цитируемых публикаций.
- Отвечать на вопросы по отдельной статье.
- Устраивать мозговой штурм, формулируя исследовательские вопросы в соответствии с заданной тематикой.
- Определять зависимые и независимые переменные в соответствии с гипотезой.
- Перефразировать предложение другими словами.
- Выстраивать логическую цепочку от одного утверждения к другому.
- Дополнять исходное утверждение новой информацией.
- Смоделировать причины, по которым исследовательский план может провалиться.
и т. д.

Функционал Elicit постоянно пополняется. Более того, можно самостоятельно добавлять собственные функции. Естественно, в результатах периодически появляются огрехи типичные для решений на основе ИИ, но, тем не менее, даже в текущем виде Elicit может оказаться очень полезным на этапе написания научных обзоров, формирования гипотез и планирования проектов.

Кто знает, может быть, когда-нибудь мы доживем до разработки автоматического писателя научных статей 😎
#popsci

В новом выпуске подкаста “Кортекс” мы с Настей обсудили мозг и язык. Отмечу, что довольно часто ловлю себя на избегании научных обсуждений языка и речи. Возможно, это связано с тем, что из-за своих писательских наклонностей, которые сопутствуют мне гораздо дольше, чем моя влюбленность в науку, я предпочитаю не препарировать язык снаружи, а просто следовать туда, куда он меня ведет. Также я не люблю превозносить языки — ни в контексте “великости и могучести” языковых групп, ни в контексте “правильности” и “чистоты” конкретного языка, ни в контексте эволюционной и когнитивной обособленности какого-либо биологического вида (которую в целом легко поставить под сомнение).

Тем не менее, несмотря на мои персональные сложности с подступами к этой теме, выпуск получился живой и полезный в практическом смысле. В нем мы рассказали о нейробиологических субстратах речи; о том, как язык влияет на мозг и как он может искажать наше мышление; как мы учим родной и иностранные языки; и даже — о “бесцветных зеленых идеях”.

Приятного прослушивания!