Опровержение мифа о 10% мозга с помощью эмпирических данных

Метод, обычно используемый для наблюдения за тем, какие части мозга активны в данный момент, — это функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) . В частности, BOLD (зависимость от уровня кислорода в крови) используется для измерения уровня кислорода в крови, на который влияет энергия, используемая активными нейронами.

Состояние оксигенации гемоглобина влияет на скорость поперечной релаксации протонов воды в крови ( Thulborn et al., 1982 ). Скорость поперечной релаксации можно измерить с помощью МРТ, и таким образом можно наблюдать активность нейронов в головном мозге.

Пространственное разрешение, которого можно достичь с помощью современных магнитно-резонансных томографов с высоким полем, составляет около 1x1x3 мм ³ ( van der Zwaag et al., 2009 ). Это намного больше, чем нейрон, поэтому наблюдение за отдельными нейронами внутри мозга в настоящее время невозможно с помощью этого метода.

Это, конечно, косвенная мера активности мозга, вы измеряете потребление энергии, а не нейронную активность напрямую.

Были проведены тысячи исследований с использованием фМРТ , и если бы мы использовали только 10% нашего мозга, кто-нибудь бы это заметил. Конечно, вы могли бы найти в этом дыры и аргументировать ограничения существующих методов, но, согласно всему, что мы знаем на данный момент, мы используем весь наш мозг.

Я бы не стал так легкомысленно сбрасывать со счетов подтверждающие доказательства, особенно тот факт, что когда вы повреждаете какую-то часть мозга, это обычно имеет довольно драматические последствия для человека. У нас есть довольно веские эмпирические доказательства того, что все части нашего мозга что-то делают.

Часть об обмене сообщениями также является странным аргументом. Основная функция нейронов — передавать электрические сигналы, то есть «обмен сообщениями». Утверждать, что это «ничегонеделание», не имеет особого смысла.

Если в двух словах изложить всю эту туманную материю:

Если что- то используется, работает, оно потребляет энергию. Точка :)

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос, я искал изменения активности мозга (сон, отдых, когнитивные задачи...) и общее потребление энергии мозгом. 2 очень хорошие статьи, раскрывающие ваш вопрос в более широкой картине, написанные довольно академически, но сфокусированные на утверждениях, касающихся энергопотребления. В статьях также обсуждается, что на самом деле можно получить из данных визуализации мозга (фМРТ, ПЭТ), как высшие сознательные функции мозга связаны с физиологическими изменениями, измеряемыми этими методами.

Основной вывод заключается в том, что мозг не сильно меняет свое потребление энергии, будь то отдых, работа , ... Напротив, ему нужна средняя высокая активность (высокий метаболизм, потребление энергии), чтобы вообще сделать возможной конкретную функциональность. Так что это не похоже на компьютер, где вы запускаете программу (аналог высшей сознательной функции мозга, например, играете в шахматы), а затем потребление процессора и памяти увеличивается, потребление энергии уже и постоянно находится на высоком среднем уровне, иначе операционная система (мозг ) вообще не мог запустить отдельное программное обеспечение (функцию).

процитировал наиболее важные для меня части, но обе статьи дают довольно хороший обзор и рисуют более полную картину вашего вопроса.

головной мозг составляет около 2% массы тела. Примечательно, что, несмотря на свои относительно небольшие размеры, на головной мозг приходится около 20% кислорода и, следовательно, калорий, потребляемых организмом (1). Этот высокий уровень метаболизма удивительно постоянен, несмотря на широко варьирующуюся умственную и двигательную активность.

Это должно ясно указывать на то, что мы используем и нуждаемся в мозге в значительной степени с эволюционной точки зрения.

показывая, что максимальные значения потребления кислорода и частота спайков, достигнутые во время стимуляции, были примерно одинаковыми для обоих исходных уровней (т. е. для обоих уровней анестезии). Авторы утверждают, что для выполнения конкретной функции должен быть достигнут общий уровень текущей деятельности.

Эта высокая метаболическая активность присутствует, когда мы полностью пассивны и отдыхаем, а также когда мы видим, что что-то делаем. Два направления исследований недавно сошлись в анализе того, как используется эта энергия. Оба были сосредоточены на метаболических потребностях, связанных с передачей сигналов глутамата в головном мозге. Такой фокус кажется разумным, учитывая, что более 80% нейронов являются возбуждающими и более 90% синапсов выделяют глутамат (6, 7). Attwell и Laughlin (8) использовали восходящий подход к моделированию, используя существующие данные о сетчатке мясной мухи и коре головного мозга млекопитающих. Оценки их подхода показывают, что большая часть энергии, используемой мозгом, требуется для распространения потенциалов действия и для восстановления постсинаптических ионных потоков после стимуляции рецепторов нейротрансмиттером. Напротив, поддержание потенциала покоя в нейронах и глиальных клетках составляет менее 15% от общего потребления энергии. Shulman и его коллеги (9, 10) в совершенно другом подходе, используя MRS у анестезированных крыс, продемонстрировали удивительно сходящиеся доказательства того, что очень большая часть (≈80%) использования энергии в мозге коррелирует с циклами глутамата и, следовательно, активные сигнальные процессы

Возникла интригующая гипотеза, что реакция нейронов на изменения их входных сигналов зависит от непрерывного высокого уровня, но сбалансированного входного сигнала как возбуждающей, так и тормозной активности (для обзора см. ссылку 29). Важно отметить, что именно баланс между этим непрерывным возбуждающим и тормозным входом определяет усиление или реакцию нейронов на корреляции в их входе. В этой формулировке спонтанная непрерывная активность становится решающим фактором в создании функциональных связей внутри цепей, отвечающих за определенное поведение. Кроме того, эта корреляционно-индуцированная функциональная связность может быть изменена, не вызывая изменений в средней частоте возбуждения вовлеченных клеток. Как отметили Салинас и Сейновски в своем обзоре (29),

Итак, как это может быть связано с нашим анализом энергетического бюджета мозга? Следует отметить, что большая часть обсуждавшейся выше нейрофизиологии касается синаптической активности на входе нейронов. Поскольку самые энергозатратные процессы в мозге сосредоточены в этих участках (27, 28), это предполагает, что большая часть текущего или базового метаболизма посвящена процессам, происходящим там. Таким образом, мы можем предположить, что в мозгу большая часть его метаболической активности посвящена текущим синаптическим процессам, связанным с поддержанием надлежащего баланса между возбуждающей и тормозной активностью. Поддержание этого баланса позволяет нейронам адекватно реагировать на корреляционные изменения их входных данных и устанавливать функциональную связность, необходимую для конкретной задачи.

Таким образом, мы можем предположить, что очень высокая исходная или постоянная метаболическая активность мозга не только поддерживает процессы, необходимые для поддержания надлежащей реакции нейронов на преходящие и постоянно меняющиеся функции мозга, но также обеспечивает устойчивую функциональность.

источник

В самом деле, по сравнению с высокой скоростью текущего или «базального» метаболизма мозга6, количество, предназначенное для вызванных задачей региональных сигналов визуализации, удивительно мало (по оценкам, менее 5%). Мозг непрерывно расходует значительное количество энергии даже при отсутствии конкретной задачи (т. е. когда субъект бодрствует и находится в состоянии покоя). Было показано, что значительная часть энергии, потребляемой мозгом (вполне возможно, большая часть), является результатом функционально значимой спонтанной активности нейронов. может быть столь же значительным, если не более важным, чем вызванная активность с точки зрения общей функции мозга.

источник

Таким образом, общее высокое среднее энергопотребление мозга в сочетании с долей общего энергопотребления тела должно прояснить вашу точку зрения. Высказывание «а как часто мы на самом деле используем наши сознательные функции мозга» не является контраргументом, поскольку необходим весь «пакет программного обеспечения», мозг не ведет себя как многоядерный процессор, его одно большое децентрализованное ядро ​​и программное обеспечение постоянно переписываются ( Например, во сне мозг не отдыхает глубоко, когда вы спите.Кроме того, некоторые ученые демонстрируют способность запоминать огромное количество данных при сознательном рисовании, например, подробного пейзажа, который они видели, в то время как сохранение изображения их глазами было очень коротким и бессознательным процессом, они не видят больше, чем средний Джо, им как-то бессознательно удается вспомнить или сохранить просто больше информации из / в мозгу)

Некоторые паранормальщики, такие как Дин Радин , отстаивают гипотезу, согласно которой мозг подобен радиоприемнику: мозг получает информацию через органы чувств. Он посылает информацию через своего рода телепатическую среду в душу, которая не находится «в мозгу». Душа, в свою очередь, использует ту же самую телепатическую среду, отправляет команды обратно в мозг. Затем мозг перенаправляет эти команды в различные части тела, чтобы заставить тело действовать.

ФМРТ косвенно измеряет активность мозга через потребление энергии. Радио, которое отправляет и получает команды, также потребляет энергию.

Когда части мозга повреждаются в результате операции на головном мозге, разум перестает работать. Радио также перестает работать и воспроизводит грубые звуки, когда вы его повреждаете.

В настоящее время у нас нет возможности реконструировать мозг в компьютерной модели, чтобы показать, что активности нейронов достаточно для объяснения разума.

В настоящее время у нас нет доказательств, позволяющих отвергнуть радиогипотезу. Мы также не нашли никаких доказательств, подтверждающих это.