Может кто еще помнит сериал «Грань», в котором Дэнетор накачивался ЛСД, держал в лаборатории коров и путешествовал между параллельными вселенными. Так уж сложилось, что реальность предлагает теории, куда более смелые. Новое открытие описывает наше состояние мозга, как «застывшее в точке перехода». Но между какими стадиями находится эта точка?
Несмотря на то, что фазовое состояние описывает переход воды из жидкости в пар или изо льда в жидкость, речь не идет про крионику. Условно «нормальное состояние мозга» человека, крысы и мухи – это на самом деле шаткая точка равновесия. И мы совершенно не представляем, в какую из стадий может «свалиться» мозг.
Что там такого узнали про состояние мозга?
Вот это исследование показывает, что мозг словно замер в состоянии идеального равновесия. Самая ближайшая аналогия, это состояние воды, за миг до того, как она станет льдом. Вот только проблема ученых в том, что они не знают между какими именно состояниями «завис» мозг человека.
Классическое состояние мозга
Учитывая, что наш мозг работает десятилетиями, кажется,что его структура достаточно прочна и стабильна. Однако, ученые Северо-Западного университета сосредоточили внимание на некоторых частях нейронов. Состояние этих частей точно такое же, как у вещества, переживающего фазовый сдвиг – переход из одного состояния, например жидкого, в другое, например в газ.
Структура мозга на клеточном уровне, по-видимому, находится в стадии фазового перехода. Это похоже на то, что происходит со льдом, когда он тает. Это все те же молекулы воды, но они переходят из твердого состояния в жидкость. Мы, конечно, не говорим, что мозг находится на грани того, чтоб растаять. Проблема в том, что у нас нет способа узнать, между какими фазами может возникнуть переход. Потому что, по обе стороны от критической точки это уже будет не мозг.
Хелен Анселл, соавтор исследования.
Чтобы прийти к таким выводам, Хелен Анселл и её коллега Иштван Ковач изучили общедоступные трехмерные изображения мозга людей, мышей и плодовых мух. Изучая изображения в наномасштабе, ученые обнаружили, что ткани, определяющие состояние мозга, обладают всеми свойствами универсального масштабирования, характерного для критичности. Та самая точка, в которой материя переходит из одного состояния в другое. Войдет ли этот принцип в направления нейрохакинга?
От животного к сверхчеловеку. Так ли были правы Ницше и Юнг?
Существует конкретный маркер для вещества, которое меняет свое состояние. Ученые сосредоточили внимание на том, что клетки мозга на наноуровне демонстрируют «самоподобные» фрактальные паттерны. Это состояние, когда небольшая часть узора напоминает весь узор. Эта картина наблюдается среди всех нейронов и в различных их сегментах.
Картина, которую мы наблюдаем, на 100% совпадает с наблюдениями во всех критических системах физики. Похоже, что мозг находится в хрупком балансе между двумя фазами.
Иштван Ковач, соавтор исследования.
Любопытно и то, что признаки критичности были обнаружены не только в мозговой ткани человека, но и в мозге крыс и плодовых мух. По мнению исследователей, это может указывать на готовность к фазовому изменению качеств мозга едва ли не всех живых видов. Неужели это предпосылки, на которых может укрепиться философия трансгуманизма?
Изначально исследуемый материал выглядят совсем по-другому: мозг мухи размером примерно с небольшой человеческий нейрон. Но это свойство ,которое мы обнаружили, оно характерно для тканей мозга всех видов.
Хелен Анселл, соавтор исследования.
Среди характеристик, которые различаются от организма к организму, мы полагались на статистическую физику, чтобы проверить, какие параметры потенциально универсальны. Те же, критические показатели. И действительно, критическое состояние мозга одинаково для разных организмов.
Иштван Ковач, соавтор исследования.
Так чем же любопытно это состояние мозга?
Это открытие важно для создания статистических моделей мозга и, возможно, поспособствует развитию нейронных сетей. Неважно, будут это эмуляция мозга на суперкомпьютере, или это будет суперкомпьютер, собранный из человеческих мозгов. Они также говорят, что продолжат свои исследования и изучат различные организмы, чтобы увидеть, насколько универсально состояние критичности мозга.
Больше подобных материалов публикуется в телеграм сообществе. Заглядывайте, чтобы держать руку на пульсе разных граней науки.
Человек – это животное, которое сошло с ума. Из этого состояния есть два выхода: вернуться обратно, в состояние животного, или стать чем-то большим, чем человек.
Карл Густав Юнг.
Комментарии (10)
Anti-antivakser
12.06.2024 06:00Наоборот в этой статье все описано понятно и даже разжевано, осталость только проглотить. Да из абзаца в абзац повторяется тезис о схожести этого состояния с состоянием момента перехода льда в воду, это повторение невольно из за самой природы описываемого явления - оно совершенно непонятно, даже ее описание трудно представить, и тут хочу сказать, что как раз в этой статье это явление описали максимально понятно, я эту новость сначала прочитал на другом сайте и там изложение было настолько сумбурным и путанным что из него было было непонятно ровным счётом ничего, оно изложено настолько неграмотно и не профессионально что я так и не смог уловить саму суть описываемого.
Здесь же есть конкретное описание наблюдения "Мозг будто завис в равновесии между двумя состояниями прямо как вода в тот самый момент её превращения в лед" и что проблема в том, что учёные не знают что это за два состояния.
Претензии появляются на фоне того что вы не читали статью о этом же исследовании но сформулированную куда хуже.
phenik
12.06.2024 06:00Исследования метастабильных состояний в мозге ведутся давно. Проявления таких состояний можно наблюдать на а перцептивном уровне.
eyeDM
12.06.2024 06:00Проблема в том, что у нас нет способа узнать, между какими фазами может возникнуть переход.
А в чём, собственно, проблема? Что даст понимание фаз? Предполагается, что люди смогут искусственно воссоздать такой переход и получить подобие мозга?
Ученые сосредоточили внимание на том, что клетки мозга на наноуровне демонстрируют «самоподобные» фрактальные паттерны.
Вообще, в природе очень распространено фрактальное самоподобие: от кровеносной и корневой систем живых организмов до скоплений галактик. Вроде бы люди уже давно заметили, что природа строится на паттернах, а не на сложных подробных инструкциях.
MisterClever Автор
12.06.2024 06:00lastpks здесь привел очень подробный комментарий по теме статьи, осветив те моменты ,что не смог осветить я)
Понимание фаз даст возможность понять, какие еще есть состояния, помимо известных нам
Фрактальное подобие в статье подразумевает фрактальное подобие клеток мозга к наблюдаемым фракталам у объектов, которые тоже находятся в состоянии перехода
lastpks
12.06.2024 06:00+1Как человек, исследующий теорию критического поведения и фазовые переходы второго рода, зарегистрировался в Habr-е для того, чтобы поправить некорректное сравнение с фазовым переходом лед-вода.
Существуют фазовые переходы первого рода (переход лед-вода, вода-пар) и фазовые переходы второго рода (непрерывные) (переход магнетик-парамагнетик (точка Кюри), фазовый переход в сверхтекучее состояние (лямбда-точка), жидкость-газ {критическая точка у воды при температуре 647К и давлении 218.3 атмосфер}). Стоит отметить, что только точки фазового перехода второго рода называют критическими. Различие между фазовыми переходами первого и второго рода заключается в поведении параметра порядка.
Параметр порядка отвечает за наличие какого-либо порядка в системе. К примеру, в переходе ферромагнетик-парамагнетик параметром порядка является намагниченность. В ферромагнитном состоянии (ниже точки Кюри) у вещества присутствует ненулевая намагниченность, а в парамагнитном (выше точки Кюри) у вещества намагниченность равна нулю. Если изначально начать рассматривать вещество в парамагнитном состоянии и начать его охлаждать, то до точки Кюри намагниченность будет оставаться равной нулю. Поведение параметра порядка при прохождении точки фазового перехода определяет является ли он фазовым переходом первого рода или второго. При переходе ферромагнетик-парамагнетик намагниченность меняется непрерывно, поэтому это фазовый переход второго рода. Если параметр порядка меняется скачкообразо, то это фазовый переход первого рода. К примеру, в переходе вода-пар параметром порядка является разность между плотностями фазы и воды. В обычной домашней ситуации до 100 градусов разность равна нулю (плотность воды - плотность воды) после она скачкообразно меняется (плотность пара - плотность воды), поэтому это фазовый переход первого рода. В ситуации, когда T=647K и p=218.3 атмосфер, в этой точке плотность пара и плотность воды одинаковы, поэтому параметр порядка меняется непрерывно и это фазовый переход второго рода.
Поведение системы вблизи фазового перехода второго рода описывают с помощью критических индексов (показателей). Оказывается, что критическое поведение различных физических систем (поведение систем вблизи фазового перехода второго рода) может описываться одинаковыми критическими индексами, то есть присутствует некоторая универсальность. Это связано с тем, что критическое поведение не зависит от деталей микроскопического устройства системы, а зависит лишь от некоторых общих характеристик, таких как размерность пространства, природа параметра порядка (количества компонент и тензорных свойств), наличия различных симметрий и вида взаимодействия (дальнодействие или короткодействие). К примеру, в переходе ферромагнетик-парамагнетик и вода-пар (при T=647K и p=218.3) критическое поведение описывается одинаковыми критическими индексами. Другими словами, поведение этих систем в окрестности этих фазовых переходов второго рода идентично.
Переходя к теме статьи, скажу сразу, что отдельно в этой теме я не разбирался, но от нескольких человек слышал, что некоторые ученые предполагают, что состояние мозга постоянно находится в окрестности некоторой критической точки (точки некоторого фазового перехода второго рода), поэтому сравнение с переходом лед-вода и вода-пар некорректны. Конечно, это является следствием некорректности англоязычных статьей, но хотелось поправить этот момент. Также идентичность критического поведения мозга у человека, крыс и мух (опираясь на заявление обзора) является следствием универсальности.
Вдобавок скажу, что пару недель назад друг говорил, что уже кто-то посчитал критические индексы в низшем приближении в модели, построенной для описания данного явления.MisterClever Автор
12.06.2024 06:00Спасибо огромное) Я пытался в статье объяснить, что описание "вода - пар" это очень грубое, утрированное и неправильное описание, но единственное из подходящих, которое смог сформулировать и привести в пример! Спасибо что подробнее осветили тему)
askharitonov
Первые шесть абзацев (считая цитату за один абзац) по сути повторяют одну и ту же идею, практически не давая дополнительной полезной информации. Это так нейросети пишут?
propell-ant
Не, это так сейчас принято в англоязычном научпопе. Последние лет 10.