Connect with us

Наука

Ученые выяснили, как работает визуальный поиск в мозге человека

Published

on

Оказалось, что мозг обрабатывает все признаки искомого объекта одновременно, а не по очереди

Ученые выяснили, как работает визуальный поиск в мозге человека

© TORWAISTUDIO/Shutterstock/FOTODOM, архив

ТАСС, 8 октября. Для того, чтобы найти интересующий нас предмет на картинке, человеческий мозг одновременно использует все его отличительные черты, а не последовательно обрабатывает ее в поисках каждого из подобных свойств, как считали нейрофизиологи ранее. К таким выводам пришли ученые, статью об исследовании которых опубликовал Journal of Vision. Кратко об этом пишет пресс-служба НИУ ВШЭ.

"Каждому из нас приходится выполнять задачу зрительного поиска множество раз в день. Мы продемонстрировали, что поиск по сочетанию признаков работает одинаково эффективно вне зависимости от легкости группировки элементов. Это возможно благодаря построению карты приоритета внимания, анализирующей несколько признаков параллельно", – рассказал один из авторов работы, младший научный сотрудник ВШЭ Владислав Хвостов.

Одна из самых сложных и при этом часто встречающихся задач для мозга человека и всех других многоклеточных животных – обнаружение опасных или полезных объектов и существ в визуальных или иных данных, которые воспринимают глаза или другие органы чувств. Ученые давно исследуют алгоритмы работы мозга различных организмов в попытках узнать, как эта способность изменялась в ходе эволюции. Подобные "изобретения" эволюции впоследствии можно использовать для создания систем компьютерного зрения.

В частности, подобные опыты показывают, что людям гораздо проще искать предметы, если те сгруппированы по определенным категориям и признакам, например, по форме или цвету. Как правило, чем предметы сильнее различаются друг от друга по этим признакам, тем быстрее работает визуальный поиск.

Многие ученые, как отмечают Хвостов и его коллеги, сегодня считают, что мозг использует подобные категории для того, чтобы многократно обрабатывать изображение, последовательно выделяя на картинке предметы с искомыми характеристиками и сокращая поле поисков.

Секреты зрения человека

Ученые из НИУ ВШЭ и Гарвардского университета проверили, так ли это на самом деле. Они наблюдали за поведением двух десятков добровольцев при решении нескольких простых визуальных задач на внимательность. В большинстве из них ученые выводили на экран набор из линий разного цвета и ориентации и просили добровольцев найти одну из них с определенным набором этих характеристик.

Во время каждого раунда экспериментов ученые меняли то, насколько сильно различались эти линии друг от друга по всем этим характеристикам. Таким образом в разных случаях участникам было сложнее или проще визуально разбивать их на четкие группы. Если теория последовательного поиска верна, то более простая группировка должна ускорять поиск объектов, тогда как отсутствие четко делимых групп будет замедлять его.

В реальности же оказалось, что особенности группировки линий по всем четырем комбинациям характеристик никак не повлияли на скорость визуального поиска. Как считают Хвостов и его коллеги, это говорит в пользу того, что на самом деле мозг использует не последовательные, а параллельные алгоритмы анализа изображения, используя для поиска предметов все отличительные признаки одновременно и составляя так называемую "карту приоритета внимания".

Она показывает те места на воспринимаемой картинке, где искомые признаки совпадают максимально сильно. Благодаря этому человек в первую очередь обращает внимание на эту часть изображения. Это позволяет ему одинаково быстро выделять интересующие предметы на данных, которые поступают с органов чувств, – как при сложной, так и при легкой группировке.

Чтобы подтвердить это предположение, ученые попросили добровольцев найти конкретную линию, опираясь только на одну ее характеристику. Как оказалось, такой поиск в некоторых случаях оказывался медленнее, чем обнаружение предмета по совокупности признаков. Этот парадокс объясняется тем, что в таком случае в карте внимания оказалось значительно больше "зон интереса", чем при поиске по совокупности признаков. Это замедляет определение положения точки с нужным предметом.

Исследователи надеются, что их открытие поможет понять, как работает зрение людей и других многоклеточных существ в реальной природе и как это можно использовать на практике.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наука

Ученые назвали главный источник распространения коронавируса

Published

on

Это объясняет, почему многие пациенты после заражения теряют вкус пищи

Ученые назвали главный источник распространения коронавируса

© AP Photo/Mark Schiefelbein

ТАСС, 30 октября. Молекулярные биологи обнаружили, что коронавирус нового типа может проникать в клетки слюнных желез и других тканей ротовой полости, а слюна может выступать еще одним вектором распространения инфекции. Статью с предварительными результатами их работы опубликовала электронная научная библиотека medRxiv.

"Анализ образцов слюны больных показывает, что количество частиц вируса в ней хорошо соотносится с тяжестью симптомов COVID-19. Это указывает на то, что ротовая полость – активный регион размножения коронавируса, а слюна может участвовать в его передаче", – пишут исследователи.

Практически с первых дней после начала вспышки коронавирусной инфекции ученые знают, что вызывающий ее вирус SARS-CoV-2 поражает клетки не только в легких, но и в других органаз – например, в слизистой оболочке носа, пищеводе, кровеносных сосудах и сердце.

Такая особенность вируса может объяснять, почему многие заболевшие COVID-19 страдают не только от нарушений в работе органов дыхания, но и теряют обоняние, испытывают проблемы с пищеварением и сбои в работе кровеносной системы. Из-за коронавирусной инфекции у больных часто появляются хронические проблемы с работой легких, сердца и нервной системы.

Группа медиков под руководством научного сотрудника Национального института стоматологии и черепно-лицевых исследований США Блейка Уорнера открыла еще один возможный путь передачи коронавируса от одного человека к другому. Для этого специалисты изучали, какие клетки ротовой полости может заражать SARS-CoV-2.

Новый путь распространения вируса

Для этого ученые провели серию экспериментов на культурах клеток из различных тканей ротовой полости здоровых людей, а также проанализировали набор активных генов в клетках из организма больных COVID-19. Исследователей интересовало, какие клетки вырабатывают большое количество белков ACE2 и TMPRSS, которые коронавирус использует для проникновения внутрь них, а также то, как часто это происходило.

Оказалось, что оба белка вырабатывались сразу восемью группами клеток в самых разных тканях ротовой полости, в том числе в слюнных железах, протоках, а также в верхних покровах слизистой оболочки полости рта. Наибольшую активность белки ACE2 и TMPRSS проявляли в слюнных железах и протоках, которые связывают их с остальной ротовой полостью. Поэтому ученые извлекли кусочки этих тканей из организма трех десятков больных COVID-19 и детально их изучили.

В результате оказалось, что у 60% пациентов в этих тканях было большое количество частиц коронавируса. Причем чем тяжелее протекала болезнь, тем больше их было у носителей SARS-CoV-2. Кроме того, много частиц вируса было и в слюне больных. Их количество тоже зависело от характера протекания болезни.

Присутствие вируса в ротовой полости, как отмечают Уорнер и его коллеги, потенциально объясняет, как его частицы могут попадать в кишечник и другие органы пищеварения, уязвимые для атак SARS-CoV-2, а также то, почему многие жертвы коронавирусной инфекции перестают ощущать вкус пищи.

С другой стороны, пока остается непонятным то, проникает ли вирус в ротовую полость сразу же или же он попадает туда после того, как успел закрепиться в носоглотке или легких человека. Дальнейшие опыты, как надеются авторы статьи, помогут найти ответ на этот вопрос и понять, служат ли слюна и ротовая полость отдельным каналом распространения SARS-CoV-2.

Следует добавить, что статью ученых не рецензировали независимые эксперты и не проверяли редакторы научных журналов, как это обычно бывает в подобных случаях. Поэтому к выводам из нее и аналогичных статей нужно относиться осторожно.

Continue Reading

Наука

В кратерах на поверхности Титана заподозрили присутствие водного льда

Published

on

Ученые надеются, что проверить их предположения о содержимом кратеров сможет миссия Dragonfly, которую готовят в NASA

В кратерах на поверхности Титана заподозрили присутствие водного льда

© Gemma Miralda/AP Image

ТАСС, 30 октября. Планетологи обнаружили на поверхности Титана несколько свежих кратеров, используя снимки с зонда "Кассини", и обнаружили внутри кратеров запасы водного льда. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба университета Западного Онтарио со ссылкой на статью в журнале Astronomy & Astrophysics.

"Наше исследование в очередной раз показывает, что искать потенциальные следы жизни только на Марсе – ошибка. Последние открытия на Венере, к примеру, говорят о том, что в прошлом она могла быть планетой-океаном. Поэтому мы ищем жизнь в самых неожиданных местах, в том числе и отправляя миссию Dragonfly на Титан", – рассказала Кэтрин Нэйш, планетолог из Университета Западного Онтарио (Канада) и один из авторов исследования.

Титан – крупнейший спутник Сатурна. По размерам, облику и массу он больше похож на каменистые планеты Солнечной системы, нежели на другие спутники. Титан напоминает Землю и с точки зрения климата и геологии: на нем идут дожди и грозы, для него характерна эрозия почвы, на спутнике есть моря, реки и острова, а в его недрах из-за гравитационных взаимодействий с Сатурном протекают геологические процессы. На этом спутнике существуют времена года, а его погодные процессы почти столь же сложны, как и их аналоги на Земле.

Несмотря на все это, Титан сильно отличается от Земли с химической точки зрения. Его дожди состоят из жидкого метана, а "песок" и другие формы материи на поверхности – это замороженные углеводороды. Ученые предполагают, что роль мантии в недрах спутника могут играть не расплавленные породы, как на Земле, а гигантский подповерхностный океан из жидкой воды.

Под действием эрозии и климатических процессов облик спутника Сатурна, как и Земли, непрерывно обновляется. Ученых давно интересовало, сохраняются ли на Титане кратеры, которые возникают после падения астероидов на его поверхность.

За все время работы зонда "Кассини" астрономы нашли на поверхности Титана всего 90 структур, которые теоретически можно было бы считать кратерами. Учитывая необычный состав и устройство недр спутника, до недавнего времени ученые не могли однозначно подтвердить, что открытые ими формы рельефа действительно сформировались в результате ударов астероидов.

Благодаря данным спектрографов NASA, которые были установлены на борту "Кассини", Нэйш и ее коллеги получили первые подтверждения этому. В трех кратерах на Титане  – Афекане, Сои и Форсети – астрономы обнаружили залежи необычных для спутника пород. Они состояли из водного льда и замороженной органики. Дело в том, что на поверхности Титана вода в чистом виде практически не встречается. Однако, как предполагают ученые, она составляет основу его коры, мантии и других слоев недр.

Фотографии этих кратеров говорят о том, что в верхние слои грунта Титана, а также в его атмосферу вода может попадать благодаря падению астероидов. При этом, по мнению ученых, тепло, которое возникает благодаря этому, заставляет воду и окружающие ее органические молекулы реагировать между собой. В  образовывать более сложные вещества, в том числе и потенциальные "кирпичики жизни" – вещества, из которых впоследствии могут образоваться живые организмы.

Нэйш и ее коллеги, которые участвуют в разработке миссии Dragonfly, надеются, что этот спускаемый аппарат сможет изучить подобные кратеры и понять, есть ли в них подобные вещества.

Continue Reading

Наука

В тибетской пещере впервые нашли обрывки ДНК денисовцев

Published

on

Они жили там непрерывно как минимум 40 тысяч лет

В тибетской пещере впервые нашли обрывки ДНК денисовцев

© AP Photo/Mark Schiefelbein

ТАСС, 30 октября. Из почвы на дне тибетской пещеры Байшия палеогенетики извлекли обрывки ДНК денисовцев и частично расшифровали их структуру. Благодаря этому ученые доказали, что эти древние люди жили в пещере десятки тысяч лет. Результаты исследования опубликовал научный журнал Science.

"Мы только начали исследовать эту пещеру, однако уже сейчас нашли сотни орудий труда, останки животных и множество фрагментов древней ДНК. Дальнейшее изучение ее может дать уникальную возможность понять, как жили и вели себя денисовцы", – рассказал один из авторов исследования, антрополог из Аризонского университета (США) Шарль Перро.

Денисовцы – это один из видов людей, о существовании которых ученые узнали лишь около десяти лет назад. Их останки впервые нашли в Денисовой пещере на Алтае, в 2008 году. Из найденной фаланги пальца палеонтологи под руководством Сванте Паабо извлекли обрывки генома и вскоре определили, что он принадлежит новому виду людей. 

Изначально первооткрыватели считали, что древние жители Алтая были родичами неандертальцев, которые жили в Денисовой пещере примерно 50 тыс. лет назад. Впоследствии выяснилось, что денисовцы появились гораздо раньше и были отдельным подвидом людей. Следы их ДНК сохранились в геномах современных полинезийцев, индейцев Южной Америки и некоторых народов Юго-Восточной Азии.

В прошлом году ученые впервые обнаружили останки денисовцев не из Денисовой пещеры. Их нашли в тибетской пещере Байшия еще в 1980 годах, однако в руки ученых из Университета Ланьчжоу (Китай) они попали совсем недавно.

"Ископаемая" ДНК

Сперва палеогенетики не смогли выделить из нее фрагменты ДНК. Однако помог анализ белкового содержимого костей. Благодаря этому исследователи выяснили, что на территории Тибета денисовцы жили более 160 тыс. лет назад. Это открытие натолкнуло генетиков на мысль, что многие вариации генов, которые помогают современным тибетцам выживать, они могли быть унаследовать от предков-денисовцев.

Не найдя в костях денисовцаобрывков генома, Перро и его коллеги стали искать следы его ДНК в почве пещеры. Они опирались на методику, котору несколько лет назад разработал Сванте Паабо, расшифровавший ДНК неандертальцев. 

Просеяв разные образцы почвы возрастом от 100 до 45 тыс. лет, ученые нашли во всех из них большое число фрагментов так называемой митохондриальной ДНК. Это одна из самых "живучих" частей генома человека и других животных. Она передается от матерей к детям и меняется относительно медленно. Благодаря этому ученые могут определять происхождение ее обладателей и отслеживать их миграции.

Расшифровав все эти образцы, ученые подтвердили, что они принадлежали денисовцам. Оказалось, что в пещере Байшия те жили непрерывно, на протяжении очень долгого времени – как минимум 40 тыс. лет. Это говорит о том, что денисовцы попали на Тибет не случайно, а приспособились к жизни в горах.

Интересно, что значительная часть обрывков ДНК из верхних слоев почвы пещеры принадлежала не денисовцам, а Homo sapiens. Это может говорить о том, что представители обоих видов контактировали друг с другом и могли сосуществовать. Однако это еще нужно доказать. Дальнейшее изучение тибетских пещер, как надеются Перро и его коллеги, даст ответ на этот вопрос.

Continue Reading
Advertisement

Последние новости

В мире31 минута ago

Минобороны Азербайджана сообщило о боевых действиях в Карабахе

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — Боевые действия в зоне карабахского конфликта в минувшую пятницу и в ночь на субботу продолжались...

В мире2 часа ago

Число погибших в результате землетрясения в Турции возросло до 24

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — Агентство по чрезвычайным ситуациям и стихийным бедствиям Турции (AFAD) сообщило в субботу о 24 погибших...

В мире3 часа ago

Россиянин Бут заявил, что обеспечен средствами защиты от COVID-19 в тюрьме

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — Осужденный в США россиянин Виктор Бут в ходе телефонного разговора с российскими дипломатами заявил, что...

В мире4 часа ago

В субботу в Молдавии будет день тишины перед президентскими выборами

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — В воскресенье в Молдавии состоятся выборы президента, а в субботу в республике будет традиционный день...

Суд в Пенсильвании временно заблокировал запрет властей США на работу TikTok Суд в Пенсильвании временно заблокировал запрет властей США на работу TikTok
Экономика5 часов ago

Суд в Пенсильвании временно заблокировал запрет властей США на работу TikTok

TikTok Читать 1prime.ru в МОСКВА, 31 окт — ПРАЙМ. Федеральный суд восточного округа штата Пенсильвания принял решение временно заблокировать решение министерства...

В мире5 часов ago

Парламентские выборы пройдут в субботу в Грузии

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — В Грузии в субботу пройдут очередные парламентские выборы. В этот раз изменилась система выборов. 120...

В мире6 часов ago

Баку подаст в суд на производителя швейцарских часов за поиск золота на оккупированных территориях

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — Со-основатель швейцарской часовой компании Franck Muller , бизнесмен армянского происхождения Вардан Сирмакес занимался незаконной разведкой...

"Химки" обыграли "Црвену Звезду" в Евролиге "Химки" обыграли "Црвену Звезду" в Евролиге
Спорт7 часов ago

«Химки» обыграли «Црвену Звезду» в Евролиге

Подмосковные «Химки» одержали первую победу в регулярном чемпионате Евролиги. В матче шестого тура подопечные Римаса Куртинайтиса на своем паркете одолели...

Число погибших в результате землетрясения в Турции увеличилось до 20 Число погибших в результате землетрясения в Турции увеличилось до 20
В мире7 часов ago

Число погибших в результате землетрясения в Турции увеличилось до 20

Есть обновление от 06:40 →Число погибших в результате землетрясения в Турции возросло до 24 Спасатели достают людей из-под обвалившегося здания...

В мире7 часов ago

Великобритания сократит экспорт вакцин против гриппа

Москва. 31 октября. INTERFAX.RU — Великобритания в соответствии с программой проведения профилактических прививок среди населения ограничит этой зимой экспорт вакцин...

Популярное