С месяц назад состоялся Нейробайкал-2026. Часть материалов уже была освещена. Продолжаем знакомить с остальными.

Я выступил с такой презентацией:

«Соло против оркестра: отдельные нейроны и их популяции в
нейрофизиологии и нейроинтерфейсах»

Все началось со спора Кахаля и Гольджи. Кахаль отстаивал нейронную доктрину, утверждая, что мозг состоит из отдельных клеток, тогда как Гольджи видел в нем единую сеть. Долгое время считалось, что победил Кахаль: нейроны оказались дискретными единицами, связанными синапсами. Однако новые данные заставляют вспоминать о Гольджи. Так, тормозные интернейроны напрямую связаны друг с другом электрическими синапсами, образуя единые сети.

Был представлен «хит-парад» знаменитых нейронов.

Нейроны зрительной коры, описанные Хьюбелом и Визелем, принесли своим авторам Нобелевскую премию и продемонстрировали иерархию обработки зрительных образов.

Зеркальные нейроны, Риццолатти активироваруются и при выполнении действия, и при наблюдении за тем, как это действие выполняет другая особь.

В контексте телесных границ интересны нейроны с расширяемым рецептивным полем, описанные Ирики.

Нейроны категорий, изучавшиеся Эрлом Миллером в префронтальной коре, позволяют формировать абстрактные классы объектов.

Никос Логотетис, используя парадигму бинокулярного соперничества, выявил нейроны, активность которых отражает осознанное восприятие.

Наконец, нейроны принятия решений демонстрируют постепенное нарастание частоты разрядов до определенного порога, после достижения которого животное совершает выбор.

Отдельного упоминания заслуживают клетки места и клетки решетки в гиппокампе и энторинальной коре крыс, формирующие гексагональную пространственную карту, хотя я допускаю, что паттерн этой решетки может частично объясняться неравномерностью траектории движения.

Моторный контроль рассматривался через призму классических и современных экспериментов.

Эвартс показал, что нейроны моторной коры обезьяны выдают пачку импульсов при выполнении движения. Апостолос Георгопулос продвинулся дальше, показав, что активность нейронов настроена на определенное направление движения, что легло в основу популяционного векторного кодирования.

В дополнительной моторной зоне все сложнее. Здесь наблюдается комбинаторная активность, зависящая от сочетания движений обеих рук.

Активность отдельных нейронов часто выглядит хаотичной и вариативной от попытки к попытке. Уже в 1993 году было показано, что активность корковых нейронов более хаотична, чем у простого интегратора. При этом типы нейронов различимы по паттерну спайков: пирамидальные возбуждающие клетки выглядят «ленивыми», тогда как тормозные интернейроны генерируют более частые и узкие импульсы.

Лекция перешла к полемике с Шеноем, который утверждал, что нейроны не кодируют параметры движения напрямую, а активность популяции представляет собой траекторию в пространстве состояний с характерными ротационными паттернами.

Эти ротации на самом деле эквивалентны бегущим волнам, распространяющимся по коре.

Лекция завершилась обзором нейроинтерфейсов. Фетц в ранних работах обучал обезьяну управлять активностью одного нейрона посредством оперантного обусловливания. Параллельно развивался подход Лили, связанный с записью сигналов с большого количества электродов. Сегодня лидером многоканального направления является Илон Маск.

Тренд, заданный Эрлом Миллером, смещает фокус на изучение осцилляций и бегущих волн: согласно его гипотезе, входные сигналы связаны с высокочастотными колебаниями, а внутренне генерируемая активность — с низкочастотными ритмами.

Наконец, самым футуристичным направлением является проект «Пифия», в рамках которого мозг крысы подключается к большой языковой модели. В такой конфигурации крыса может «отвечать» на любые вопросы, поскольку ответ генерируется ИИ, а биологический мозг выступает следующим исполнительным звеном. Для человека это открывает перспективы создания гибридных имплантатов, способных радикально улучшить качество кохлеарных и зрительных протезов за счет интеграции с ИИ.

#нейробайкал