Грациано, Майкл

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Майкл Грациано
англ. Michael Graziano
Дата рождения 1967
Место рождения
Страна
Альма-матер
Учёная степень проф.
Сайт princeton.edu/~graziano/
Схема сенсорного гомункула (англ.). Отмечены области мозга, ответственные за чувствительность определённых частей тела.

Майкл Стивен Энтони Грациано (р. 1967) — американский ученый и писатель-романист, который в настоящее время является профессором психологии и неврологии в Принстонском университете.[1] Его научные исследования направлены на нейробиологические основы сознания. Он предложил теорию «схемы внимания», объясняющую как, и ради каких адаптивных преимуществ, головной мозг относит к себе свойство осознания.[2][3] Его предыдущая работа была сосредоточена на том, как кора головного мозга отслеживает пространство вокруг тела[4][5][6][7][8][9][10] и контролирует движение в этом пространстве.[11][12][13][14][15][16][17][18] В частности, он предположил, что классическая карта тела в моторной коре, изображаемая в виде гомункула (англ.), неверна, а её более корректно описывать как карту сложных действий, составляющих поведенческий репертуар.[19] Его публикации на эту тему оказали существенное влияние на нейробиологию, но также вызвали споры.[20][21] Его литературный вклад включает романы,[22][23] частично основанные на его опыте в психологии и известные своим сюрреализмом и магическим реализмом.[24][25][26] Грациано также сочиняет музыку, в том числе симфонии[27] и струнные квартеты.[28]

Биография[править | править код]

Грациано родился в Бриджпорте, Коннектикут в 1967 году и провел свое детство в Буффало, Нью-Йорк. Он получил степень бакалавра в Принстонском университете в 1989 году, специализируясь в психологии. Он учился в аспирантуре Массачусетского технологического института в области нейробиологии с 1989 по 1991 год, а затем вернулся в Принстонский Университет, чтобы закончить в 1996 году свою докторскую степень в нейробиологии и психологии. Он остался работать в Принстонском университете как докторант, затем как профессор неврологии и психологии.

Вклад в нейробиологию[править | править код]

Грациано сделал вклад в трёх областях нейробиологии: кодирование периперсонального пространства нейронами головного мозга; как двигательная кора контролирует сложные движения и возможные нейробиологические основы сознания. Этот вклад подробно рассмотрен в разделах ниже.

Периперсональное пространство[править | править код]

В 1990-е годы Грациано и Чарльз Гросс описали свойства набора мультисенсорных нейронов в мозге обезьяны. Опираясь на работу Хиваринена и коллег[29][30], а также Риццолатти и коллег[31][32], Грациано и Гросс описали сеть областей мозга, которые кодировали пространство, непосредственно окружающее тело.[6][7][8][9][10]

Каждый из мультисенсорных нейронов реагировал на прикосновение в определенном участке — «тактильном рецептивном поле» — на поверхности тела. Каждый нейрон также реагировал на зрительный раздражитель, который находился рядом с тактильным рецептивным полем, или приближался к нему. Таким образом, «визуальным рецептивным полем» оказывался участок пространства, прилегающий к соответствующей части тела. Некоторые нейроны реагировали на источники звука, расположенные рядом с тактильным рецепторным полем.[6] некоторые нейроны также реагировали мнемонически, активизируясь при движении части тела через пространство и приближении её к запомненному расположению объекта в темноте.[7] Деятельность этих мультисенсорных нейронов, следовательно, сигнализирует о присутствии объекта рядом с частью тела или его прикосновения к ней, независимо от того, чувствовался ли объект тактильно, был ли он увиден, услышан, или вызван в памяти.

Электростимуляция этих мультисенсорных нейронов почти всегда вызывала сложные, скоординированные движения, выглядящие как вздрагивание, либо блокирующие или защитные действия.[15][16][17][18] Химическое затормаживание этих нейронов порождало состояние «стальных нервов», при котором защитные реакции были заторможены.[15] Химическое усиление этих нейронов порождало «сверх-дёрганное» состояние, в котором любой слабый раздражитель, например, объект мягко двигающийся к лицу, вызвал полномасштабную реакцию отклонения.[15]

В интерпретации Грациано,[33] эти мультисенсорные нейроны образуют специализированную и широко распространяющуюся по мозгу сеть, которая кодирует пространство возле тела, вычисляет безопасные границы и помогает координировать движения относительно близлежащих объектов с акцентом на уклоняющиеся или блокирующие движения. Слабый уровень активации может ухудшить способность избегания столкновения, в то время как сильный уровень активации вызывает избыточные защитные действия.

Нейроны, кодирующие периперсональное пространство, могут также обеспечить нейробиологическую базу для психологического феномена личного пространства.[33] Личное пространство, описанное Холлом,[34] является гибким «пузырём» пространства вокруг каждого человека, который тот защищает от вторжения других людей.

Периперсональные нейроны могут также играть центральную роль в схеме тела[35] — внутренне рассчитываемой модели тела, существование которой впервые предложили Хэд и Холмс в 1911 году.[36]

Карта действий в двигательной коре головного мозга[править | править код]

В 2000-е годы лаборатория Грациано получила данные, свидетельствующие о том, что двигательная кора головного мозга может не содержать простую карту мышц тела, подобную классическим описаниям вроде описанной Пенфилдом карты двигательного гомункулуса.[37] Вместо этого двигательная кора может содержать сопоставление согласованных, поведенчески полезных действий, образующих репертуар типичных движений.

В своих первоначальных экспериментах, Грациано и его коллеги использовали мироэлектростимуляцию двигательной коры обезьян.[14][18] Большинство предшествующих протоколов исследований двигательной коры использовали очень короткую стимуляцию, длящуюся, например, сотую долю секунды. Грациано применял стимуляцию длительностью полсекунды каждый раз с периодичностью, соотнесённой с поведенческой шкалой времени, для того, чтобы соответствовать типичной продолжительности движений обезьяны, когда она тянется и хватает. Последовательность более длительных стимуляций в экспериментах Грациано вызывала сложные движения, использующие множество суставов и напоминающие движения из поведенческого репертуара животного.

Например, стимуляция одного участка всегда вызывала закрытие ладони, приведение руки ко рту и открывание рта. Стимуляция другого участка всегда вызывала раскрытие ладони, разворот ладони и отведение руки, как если бы обезьяна потянулась, чтобы схватить объект. Стимуляция других участков вызывала другие сложные движения. Поведенческий репертуар животного оказывается отображён на поверхность коры.

Эта начальная работа стала спорной из-за применённого метода стимуляции в поведенчески значимом временном масштабе. Такой метод обычно не использовался при изучении двигательной коры,[38] хотя он применялся при исследовании других областей мозга.[19] Этот спорный момент может отчасти отвлечь от других методов исследования моторной карты.[19] Например, компьютерное моделирование[11] показывает, что если репертуар сложных движений обезьяны организовать в виде уплощённой карты, где подобные движения находятся рядом друг с другом, карта становится похожа на ранее известную организацию двигательной коры обезьяны.

По предположению Грациано, многие сложности строения моторной коры, такие как перекрывающиеся карты тела и множества его участков с несколько различающимися наборами свойств, могут быть результатом представления различных частей двигательного репертуара, каждой со своими специализированными вычислительными требованиями. Грациано[19] предполагает, что его представление о карте действий не противоречит более традиционному представлению двигательной коры в виде набора полей с различными функциями. Наоборот, карта действий может помочь объяснить, почему двигательная кора разделена на функционально различающиеся области и чем обусловлено расположение полей в пространстве.

Другие исследователи с тех пор нашли подобную этологическую организацию двигательных областей коры у обезьян, полуобезьян, кошек и крыс.[20][21][39][40][41]

Нейробиологические основы сознания[править | править код]

С 2010 года лаборатория Грациано изучала нейробиологические основы сознания. Грациано[42][43] предположил, что специализированный аппарат в головном мозге высчитывает функцию осознания и приписывает её другим людям в социальном контексте. В соответствии с этой гипотезой, тот же аппарат приписывает наличие функции осознания самому индивиду. Повреждение этого аппарата ведёт к нарушению самоосознания.

Предложенная «теория схемы внимания» была продиктована двумя результатами предыдущих исследований.

Во-первых, некоторые регионы коры мобилизуются в процессе социального восприятия, когда человек выстраивает модели сознания других людей.[44][45][46][47][48][49][50][51] К таким регионам относятся, помимо прочего, верхняя височная борозда и височно-теменной узел обоих полушарий, но с сильным перевесом на правое полушарие.

Во-вторых, когда эти же области коры головного мозга повреждены, пациенты страдают от катастрофического разрушения собственного осознания событий и окружающих предметов. Клинический синдром одностороннего пространственного игнорирования, то есть потеря осознания одной стороны пространства, особенно глубоко проявляющаяся после повреждения верхней височной борозды или височно-теменного узла правого полушария.[52][53]

Сопоставление этих двух выводов позволяет предположить, что осознание — это вычисляемая функция, выстраиваемая с помощью специализированной системы в головном мозге. Свойство осознания может быть отнесено к другим людям в контексте социального восприятия. Оно также может быть отнесено к себе, в результате порождая самоосознание. С другой стороны, сочетание этих двух предыдущих выводов, может просто означать, что эти регионы коры сталкиваются с теми же проблемами.

Какое преимущество возникает, когда человек выстраивает функцию осознания и относит её к другим людям? Для понимания и предсказания поведения других людей, полезно следить за состоянием внимания других людей. Внимание — это метод обработки данных, с помощью которого некоторые поступающие а мозг сигналы усиливаются за счет других. В соответствии с теорией схемы внимания,[43] ситуация, когда мозг вычисляет, что человек X осознает предмет Y, по сути, является моделированием состояния, в котором человек X применяет усиление внимания к сигналу Y. Сознание — это схема внимания. В рамках этой теории, тот же процесс может быть применен к самому человеку. Самоосознание — это схематизированная модель собственного внимания.

Книги[править | править код]

Грациано публикует художественные романы под своим именем, но романы для детей публикуются под псевдонимом Б. Б. Вёрдж. Использование псевдонима он объясняет стремлением избежать ситуации, при которой дети случайно прочли бы его книги для взрослой аудитории.[54] Его романы были высоко оценены за их оригинальность, яркость, и силу сюрреалистического воображения.[24][25][26] Его книга для детей «The Last Notebook of Leonardo» («Последняя записная книжка Леонардо») выиграла в 2011 приз Moonbeam Award.

Его книги:

Художественные романы:

«The Love Song of Monkey» (2008)
«The Divine Farce» (2009)
«Death My Own Way» (2012)

Детские романы (написанные под псевдонимом Б. Б. Вёрдж):

«Billy and the Birdfrogs» (2008)
«Squiggle» (2009)
«The Last Notebook of Leonardo» (2010)

Книги по нейробиологии:

«The Intelligent Movement Machine» (2008)
«God, Soul, Mind, Brain» (2010)
«Consciousness and the Social Brain» (2013)

Музыкальные издания:

«Three Modern Symphonies» (2011)
«Symphonies 4, 5, and 6» (2012)
«Five String Quartets» (2012)

Примечания[править | править код]

  1. Princeton University, Department of Psychology, Faculty Information Архивировано 29 апреля 2010 года.
  2. Graziano, M. S. A. Consciousness and the Social Brain. — Oxford University Press, 2013. — ISBN 978-0199928644.
  3. Graziano, MSA (2011). «Human consciousness and its relationship to social neuroscience: A novel hypothesis». Cognitive Neuroscience 2 (2): 98–113. DOI:10.1080/17588928.2011.565121. PMID 22121395.
  4. Aflalo, TN (2008). «Four dimensional spatial reasoning in humans». Journal of Experimental Psychology, Human Perception and Performance 34 (5): 1066–1077. DOI:10.1037/0096-1523.34.5.1066.
  5. Graziano, MSA (2000). «Coding the location of the arm by sight». Science 290 (5497): 1782–1786. DOI:10.1126/science.290.5497.1782. PMID 11099420. Проверено 2010-01-20.
  6. 1 2 3 Graziano, MSA (1999). «A neuronal representation of the location of nearby sounds». Nature 397 (6718): 428–430. DOI:10.1038/17115. PMID 9989407.
  7. 1 2 3 Graziano, MSA (1997). «Coding the locations of objects in the dark». Science 277 (5323): 239–241. DOI:10.1126/science.277.5323.239. PMID 9211852.
  8. 1 2 Graziano, MSA (1997). «Visuo-spatial properties of ventral premotor cortex». Journal of Neurophysiology 77 (5): 2268–2292. PMID 9163357.
  9. 1 2 Graziano, MSA (1994). «Coding of visual space by pre-motor neurons». Science 266 (5187): 1054–1057. DOI:10.1126/science.7973661. PMID 7973661.
  10. 1 2 Graziano, MSA (1993). «A bimodal map of space: somatosensory receptive fields in the macaque putamen with corresponding visual receptive fields». Experimental Brain Research 97 (1): 96–109. DOI:10.1007/BF00228820. PMID 8131835.
  11. 1 2 Graziano, MSA (2007). «Mapping behavioral repertoire onto the cortex». Neuron 56 (2): 239–251. DOI:10.1016/j.neuron.2007.09.013. PMID 17964243.
  12. Aflalo, TN (2007). «Relationship between unconstrained arm movement and single neuron firing in the macaque motor cortex». Journal of Neuroscience 27 (11): 2760–2780. DOI:10.1523/JNEUROSCI.3147-06.2007. PMID 17360898.
  13. Graziano, MSA (2006). «The organization of behavioral repertoire in motor cortex». Annual Review of Neuroscience 29 (1): 105–134. DOI:10.1146/annurev.neuro.29.051605.112924. PMID 16776581.
  14. 1 2 Graziano, MSA (2005). «Arm movements evoked by electrical stimulation in the motor cortex of monkeys». Journal of Neurophysiology 94 (6): 4209–4223. DOI:10.1152/jn.01303.2004. PMID 16120657.
  15. 1 2 3 4 Cooke, DF (2004). «Super-flinchers and nerves of steel: Defensive movements altered by chemical manipulation of a cortical motor area». Neuron 43 (4): 585–593. DOI:10.1016/j.neuron.2004.07.029. PMID 15312656.
  16. 1 2 Cooke, DF (2004). «Sensorimotor integration in the precentral gyrus: Polysensory neurons and defensive movements». Journal of Neurophysiology 91 (4): 1648–1660. DOI:10.1152/jn.00955.2003. PMID 14586035.
  17. 1 2 Cooke, DF (2003). «Complex movements evoked by microstimulation of Area VIP». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100 (10): 6163–6168. DOI:10.1073/pnas.1031751100. PMID 12719522.
  18. 1 2 3 Graziano, MSA (2002). «Complex movements evoked by microstimulation of precentral cortex». Neuron 34 (5): 841–851. DOI:10.1016/S0896-6273(02)00698-0. PMID 12062029.
  19. 1 2 3 4 Graziano, M. S. A. The Intelligent Movement Machine. — Oxford University Press, 2008. — ISBN 978-0195326703.
  20. 1 2 Ethier, C (2006). «Linear summation of cat motor cortex outputs». Journal of Neuroscience 26 (20): 5574–5581. DOI:10.1523/JNEUROSCI.5332-05.2006. PMID 16707808.
  21. 1 2 Ramanathan, D (2006). «A form of motor cortical plasticity that correlates with recovery of function after brain injury». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103 (30): 11370–11375. DOI:10.1073/pnas.0601065103. PMID 16837575.
  22. Graziano, M. S. A. The Love Song of Monkey. — Leapfrog Press, 2008. — ISBN 9780981514802.
  23. Graziano, M. S. A. The Divine Farce. — Leapfrog Press, 2009. — ISBN 978-1935248040.
  24. 1 2 [1] Geekscribe.com, book review from Oct. 18, 2009.
  25. 1 2 book review from Sept. 14, 2009, Publishers Weekly. Архивировано 29 октября 2013 года.
  26. 1 2 book review from Dec. 3, 2009 (3 декабря 2009).
  27. Graziano, MSA. Three modern symphonies and five character sketches in full score. — Teaticket, Massachusetts : Quercus Press, 2011. — ISBN 978-0982747018.
  28. Sensory Motor Lab
  29. Hyvarinen, J. (1981). «Regional distribution of functions in parietal association area 7 of the monkey». Brain Research 206 (2): 287–303. DOI:10.1016/0006-8993(81)90533-3. PMID 7214136.
  30. Hyvarinen, J (1974). «Function of the parietal associative area 7 as revealed from cellular discharges in alert monkeys». Brain 97 (4): 673–692. DOI:10.1093/brain/97.1.673. PMID 4434188.
  31. Rizzolatti, G (1981). «Afferent properties of periarcuate neurons in macaque monkeys. II. Visual responses». Behavioural Brain Research 2 (2): 147–163. DOI:10.1016/0166-4328(81)90053-X. PMID 7248055.
  32. Fogassi, L (1992). «Space coding by premotor cortex». Experimental Brain Research 89 (3): 686–690. DOI:10.1007/bf00229894. PMID 1644132.
  33. 1 2 Graziano, MSA (2006). «Parieto-frontal interactions, personal space, and defensive behavior». Neuropsychologia 44 (6): 845–859. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2005.09.009. PMID 16277998.
  34. Hall, ET. The Hidden Dimension. — Garden City, New York : Anchor Books, 1966. — ISBN 978-0385084765.
  35. Graziano, MSA (2002). «How the brain represents the body: insights from neurophysiology and psychology».
  36. Head, H (1911). «Sensory disturbances from cerebral lesions». Brain 34 (2–3): 102–254. DOI:10.1093/brain/34.2-3.102.
  37. Penfield, W (1937). «Somatic motor and sensory representation in the cerebral cortex of man as studied by electrical stimulation». Brain 60 (4): 389–443. DOI:10.1093/brain/60.4.389.
  38. Strick, PL (2002). «Stimulating Research on Motor Cortex». Nature Neuroscience 5 (8): 714–715. DOI:10.1038/nn0802-714. PMID 12149622.
  39. Stepniewska, I (2005). «Microstimulation reveals specialized subregions for different complex movements in posterior parietal cortex of prosimian galagos». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102 (13): 4878–4883. DOI:10.1073/pnas.0501048102. PMID 15772167.
  40. Gharbawie, OA (2011). «Multiple parietal-frontal pathways mediate grasping in macaque monkeys». Journal of Neuroscience 31 (32): 11660–11677. DOI:10.1523/JNEUROSCI.1777-11.2011. PMID 21832196.
  41. Haiss, F (2005). «Spatial segregation of different modes of movement control in the whisker representation of rat primary motor cortex». Journal of Neuroscience 25 (6): 1579–1587. DOI:10.1523/JNEUROSCI.3760-04.2005. PMID 15703412.
  42. Graziano, MSA. God, Soul, Mind, Brain: A Neuroscientist's Reflections on the Spirit World. — Teaticket MA : Leapfrog Press, 2010. — ISBN 9781935248118.
  43. 1 2 (2011) «Human consciousness and its relationship to social neuroscience: A novel hypothesis». Cog Neurosci 2 (2): 98–113. DOI:10.1080/17588928.2011.565121. PMID 22121395.
  44. Brunet, E (2000). «A PET investigation of the attribution of intentions with a nonverbal task». NeuroImage 11 (2): 157–166. DOI:10.1006/nimg.1999.0525. PMID 10679187.
  45. (2007) «The intentional network: how the brain reads varieties of intentions». Neuropsychologia 45 (13): 3105–3113. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2007.05.011. PMID 17669444.
  46. Fletcher, PC (1995). «Other minds in the brain: a functional imaging study of "theory of mind" in story comprehension». Cognition 57 (2): 109–128. DOI:10.1016/0010-0277(95)00692-R. PMID 8556839.
  47. Gallagher, HL (2000). «Reading the mind in cartoons and stories: an fMRI study of 'theory of mind' in verbal and nonverbal tasks». Neuropsychologia 38 (1): 11–21. DOI:10.1016/S0028-3932(99)00053-6. PMID 10617288.
  48. Goel, V (1995). «Modeling other minds». NeuroReport 6 (13): 1741–1746. DOI:10.1097/00001756-199509000-00009. PMID 8541472.
  49. Saxe, R (2003). «People thinking about thinking people: fMRI investigations of theory of mind». NeuroImage 19 (4): 1835–1842. DOI:10.1016/S1053-8119(03)00230-1. PMID 12948738.
  50. Saxe, R (2005). «Making sense of another mind: the role of the right temporo-parietal junction». Neuropsychologia 43 (10): 1391–1399. DOI:10.1016/j.neuropsychologia.2005.02.013. PMID 15936784.
  51. Vogeley, K (2001). «Mind reading: neural mechanisms of theory of mind and self-perspective». NeuroImage 14 (1 Pt 1): 170–81. DOI:10.1006/nimg.2001.0789. PMID 11525326.
  52. Karnath, HO (2001). «Spatial awareness is a function of the temporal not the posterior parietal lobe». Nature 411 (6840): 950–953. DOI:10.1038/35082075. PMID 11418859.
  53. Vallar, G (1986). «The anatomy of unilateral neglect after right-hemisphere stroke lesions. A clinical/CT-scan correlation study in man». Neuropsychologia 24 (5): 609–622. DOI:10.1016/0028-3932(86)90001-1. PMID 3785649.
  54. Book Review (November 25, 2008).