Содержание

ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ КАТАСТРОФЫ КАК ПРОЯВЛЕНИЯ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Актуальность. Геодинамическая нестабильность – причина многих природных катастроф: землетрясений, извержений вулканов, оползней, цунами. Природные катастрофы могут инициировать техногенные аварии (обрушения зданий и сооружений, взрывы на шахтах, нарушения целостности плотин и др.) и, наоборот, техногенные процессы могут вызывать появление новых природных объектов, например, с ними связано создание искусственных водохранилищ. Широко распространенная в мире добыча нефти и газа может провоцировать подвижки в земной коре с трагическими последствиями. Особенности условий для активизации геодинамической нестабильности определяют уровень безопасности персонала технических объектов и качество эксплуатации сооружений, систем и агрегатов. Случайный характер процессов в земной коре в значительной мере формирует возможность прогнозирования техногенных катастроф и проведения мероприятий для парирования негативных факторов, связанных, в том числе, с безопасностью персонала и населения.

Рекомендации по предупреждению и прогнозу природно-техногенных катастроф и условия их возникновения основаны на сопоставлении различных точек зрения на активизацию геодинамической нестабильности Земли, а также выявлении степени влияния на нее сезонной периодичности характерных процессов. Обоснован уровень значимости параметров движения Земли в формировании условий активизации геодинамической нестабильности. Однако, современное состояние вопроса диктует необходимость дополнительных исследований в данной области, что частично восполняет данная статья. Цель: определить и предложить вариант подхода к анализу условий возникновения катастрофической ситуации. Объекты: геодинамические процессы в земной коре и варианты комбинаций условий для их возникновения. Методы: обзор и анализ существующей научно-технической информации по проблеме геодинамической стабильности земной коры и постановка задач исследований.
Результаты.
Выявлены и обоснованы причины возникновения аварийных ситуаций, связанных с геодинамическими процессами в земной коре.

Ключевые слова:

Геодинамическая нестабильность, земная кора, экзогенные и эндогенные процессы, пульсационная гипотеза, природно-техногенные катастрофы, техногенные аварии, импульс силы, период, закон И. Кеплера, ротационно-импульсный режим

Информация и техногенные катастрофы | Компетенция на РБК+

Фото: РБК Петербург

В связи с развитием технологий трансформируется не только ландшафт угроз в целом – меняется и значимость отдельных угроз, которые нам уже хорошо знакомы.

Генеральный директор компании «Комфортел» рассказал РБК Петербург о стратегических изменениях, происходящих в сфере технологий защиты от кибреругроз: 

«Одна из самых критически важных для любого бизнеса опасностей — это полная потеря данных в случае техногенной катастрофы в дата-центре. Полностью данные теряются редко — в основном если бэкап организован неправильно: например, если основная и резервная система были установлены в одном дата-центре. Конечно, такие ситуации, как пожар, наводнение или удары молнии, к счастью, случаются не слишком часто, но зато их последствия могут быть судьбоносными для бизнеса.

Одна из самых критически важных для любого бизнеса опасностей — это полная потеря данных в случае техногенной катастрофы в дата-центре.

В эпоху цифровизации отсутствие доступа к данным — это временная проблема, а полная их потеря может быть равносильна смерти. Причина в том, что выросла значимость данных как основы цифровой экономики. Если раньше цифры и буквы в компьютере содержали лишь какое-то сообщение для пользователя или системы, то сейчас они имеют конкретную финансовую ценность, возможно, пока еще не всеми признанную и оцененную — те же биткойны.

Такая трансформация ценностей данных привела к росту ценности и важности отказоустойчивости сети. И у бизнеса, и у частных пользователей многое хранится в облаках — от фотографий до CRM и других офисных IT-систем. Соответственно при отказе сети все это становится недоступным. Так что цифровизация привела к тому, что качественная и надежная связь стала действительно решающей составляющей.

В эпоху цифровизации отсутствие доступа к данным — это временная проблема, а полная их потеря может быть равносильна смерти.

Статистика подтверждает этот тренд. Уже пару лет назад на конференции MSK-IX зафиксировали изменение структуры новых подключений к точке обмена трафиком.

Раньше туда приходили только интернет-провайдеры и операторы, затем подтянулись те, кто занимается контентом — соцсети, почтовые сервисы и т.д. Сейчас обязательные атрибуты (AS) стали получать юридические лица — это крупные торговые сети, корпорации, причем не обязательно специализирующиеся на интернет-бизнесе — у них может быть просто развитая IT-инфраструктура.

Получение AS позволяет предприятиям стать автономными системами, получить пул IP-адресов, самостоятельно определять политику администрирования, маршрутизации, количество и распределение каналов, в том числе резервного и т.д. Все это позволяет реализовать протокол BGP. Такой подход обеспечивает отказоустойчивость, что в текущих условиях цифровой трансформации бизнеса и развития технология чрезвычайно важно».
 

Управление социальной защиты населения администрации Тайгинского городского округа

Международный день памяти жертв радиационных аварий и катастроф отмечается 26 апреля.

В этот день в 1986 году произошла авария на Чернобыльской атомной электростанции (ЧАЭС) — крупнейшая техногенная катастрофа ХХ века по масштабам ущерба и последствиям.

На территории Тайгинского городского округа проживает 10 граждан, пострадавших в результате радиационных или техногенных катастроф, а также члены их семей, которые получают пенсии и ежемесячные денежные выплаты.

Основными льготами для граждан, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, являются досрочный выход на пенсию по старости, установление пенсий по инвалидности, по случаю потери кормильца, а также установление двух пенсий и двух ежемесячных денежных выплат*.

Такое право, например, предусмотрено для инвалидов вследствие военной травмы из числа «чернобыльцев» — военнослужащих. Им может быть установлена государственная пенсия по инвалидности и страховая пенсия по старости (ранее общеустановленного пенсионного возраста).

К числу получателей двух пенсий одновременно относятся и члены семей умерших «чернобыльцев», получивших или перенесших лучевую болезнь, ставших инвалидами вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС, принимавших участие в ликвидации последствий на Чернобыльской АЭС в зоне отчуждения:

нетрудоспособные родители по достижении возраста 55 лет женщины и 60 лет мужчины, независимо от нахождения их на иждивении погибшего (умершего) кормильца;

дети, не достигшие возраста 18 лет, а также обучающиеся по очной форме до окончания ими такого обучения, но не дольше чем до достижения ими возраста 25 лет;

супруги (жена, муж), если заняты уходом за детьми погибшего (умершего) кормильца, не достигшими 14 лет, независимо от факта работы;

супруги (жене, мужу) независимо от нахождения на иждивении и независимо от времени, прошедшего со дня гибели (смерти) кормильца, по достижении женой 50-летнего возраста, а мужем 55-летнего возраста или до наступления инвалидности.

Пенсия семьям по случаю потери кормильца назначается независимо от других видов пенсий, пособий и доходов.

*Пенсионное обеспечение граждан, относящихся к категории пострадавших от радиационной катастрофы регулируют три закона: № 1244-1 от 15.05.1991 «О социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС», № 166-ФЗ от 15.12.2001 «О государственном пенсионном обеспечении в Российской Федерации» и № 400-ФЗ от 28.12.2013 «О страховых пенсиях».

Обзор отрасли — НедраДВ

Читайте также

Свое видение конъюнктуры угольного рынка на начало текущего года представил председатель совета директоров кузбасского разреза «Кузнецкий Южный» Тимур Франк.

«Наш регион — Дальний Восток», № 01 (172), январь 2022

«Полиметалл» занял второе место в ESG-рэнкинге российских компаний, который составляет независимое европейское рейтинговое агентство RAEX-Europe. Продолжая активно внедрять «зелёные» технологии на своих производственных объектах, «Полиметалл» делает ставку на альтернативные источники энергии.

В 2018 году компания реализовала самый крупный в России проект по автономному использованию солнечных электростанций на месторождении Светлом в Охотском районе. СЭС хорошо зарекомендовала себя в работе и п…

«Наш регион — Дальний Восток», № 1 (172), январь 2022

Большинство крупных и средних горнопромышленных компаний тщательно подходят к выбору подрядчиков и поставщиков. Это, в первую очередь, касается предприятий, специализирующихся на БВР, поскольку в данном случае речь идёт о безопасности и объектов, и, что важнее всего, людей. Буровзрывные работы напрямую влияют и на экономические показатели компаний, поэтому заказчики чаще всего обращаются к лидерам отраслевого рынка. Об итогах года — в интервью с генеральным директором АО «Колымавзрывпром» (входи…

«Наш регион — Дальний Восток», № 1 (172), январь 2021

Наша газета в течение многих лет сотрудничала с компанией «Алмазы Анабара». Ровно в тот период, когда ею руководил один из самых известных промышленников, инвесторов и меценатов Якутии Матвей ЕВСЕЕВ. И можем констатировать: именно «Алмазы Анабара» реально демонстрировали всем, что такое социально ответственный бизнес, не на словах, а на деле. Сегодня Матвей Николаевич возглавляет другую производственную структуру — группу компаний ООО «АРКТИК КАПИТАЛ». Также он является депутатом Госсобрания (Ил…

«Наш регион — Дальний Восток», № 1 (170), январь 2022

Рынок буровзрывных работ Дальнего Востока развивается достаточно динамично, крупные игроки расширяют своё влияние, слабые уходят, не выдерживая конкуренции, а молодые и энергичные ищут и находят пути развития. О том, каким был этот год для последних и каким будет грядущий год, мы поговорили с руководителями ООО «Гранит» Дмитрием ШЕСТАКОВЫМ и Альбертом ГОНЧАРОВЫМ.

«Наш регион — Дальний Восток», № 12 (171), декабрь 2021

Среди золотодобытчиков Дальнего Востока хорошо известна история о геологе Дмитрии Асееве, открывшем в Тенькинском районе несколько золотоносных ручьёв и назвавшем их именами своих детей: Павлик и Наталка. 19 декабря, в День Николая Чудотворца, компания «Павлик» отмечает свой день рождения. В этот морозный зимний день 10 лет назад было получено финансирование на строительство горно-обогатительного комбината «Павлик».

«Бизнес-газета «Наш регион — Дальний Восток», 12 (171), декабрь 2021

Предприятия «Полиметалла» в Хабаровском крае активно внедряют «зелёные» технологии В 2021 году вопрос сокращения углеродного следа прочно укрепился в повестке. Промышленные компании направили ещё больше усилий на внедрение осознанного потребления. Так, «Полиметалл» поставил цель к 2030 году на 30% снизить интенсивность выбросов парниковых газов на производственных объектах. Столь амбициозную задачу невозможно достигнуть лишь путём экономии топлива и энергии. Это системная работа, которая включ…

«Бизнес-газета «Наш регион — Дальний Восток», 12 (171), декабрь 2021

Одно из крупнейших в дальневосточном регионе предприятий горной отрасли — золотодобывающий холдинг «Сусуманзолото» — давний и надёжный партнёр нашего издания. На страницах бизнес-газеты «Наш регион — Дальний Восток» мы много раз писали о работе компании, о проблемах и производственных победах, а в конце каждого года подводили итог её деятельности. Данной традиции мы не изменили и на этот раз.

«Наш регион — Дальний Восток», № 12 (171), декабрь 2021

Бодайбо, небольшой городок на севере Иркутской области, называют золотой столицей Сибири. И это вполне оправданно: ежегодный вклад Бодайбинского района в золотодобычу России составляет 9,3%. Крупнейшим россыпным золотодобывающим предприятием вот уже на протяжении 100 лет является «Лензолото», прошедшее вековой путь от небольшого объединения по добыче драгметалла до акционерного общества.

В новый сезон SHANTUI входит с линейкой сельскохозяйственных погрузчиков AGRI, специально разработанных для сельскохозяйственных предприятий. В данной статье мы представим модельный ряд, модификации, варианты комплектации навесным оборудованием и расскажем о сферах применения этой техники.

определение слова «сделано человеком» в The Free Dictionary

Мы обогнули северный берег острова в бесплодных поисках человека, а затем, наконец, высадились на восточной оконечности, где должен был стоять Ньюпорт, но где буйствовали только сорняки, большие деревья и спутанные дикие деревья, и не было ни одной рукотворной вещи. видимой глазу. Потом она подумала о себе и Билли, здоровых побегах того же рода, но обреченных на бездетность из-за ловушки рукотворного мира и проклятия быть единым с глупыми.Вы, вероятно, прожили всю свою жизнь, веря, что зевота заразительна, что молния никогда не бьет в одно и то же место дважды или что Великая Китайская стена — единственное рукотворное сооружение, видимое из космоса. острова, стратегически расположенные так, чтобы воспроизвести форму карты мира. Доисторический курган должен быть реклассифицирован как здание, потому что он создан руками человека, как услышало общественное расследование. Играя с формой/временем, его работа прослеживает временные линии в природе, формируя рост, движение и изменение формы с тонкими рукотворными отпечатками. Если подумать об этих стойких, выносливых, жизненно важных сосудах для жизни, разве вы не предпочли бы подражать их жизни, а не жизни хрупкой травы, нуждающейся в искусственных химикатах и ​​постоянном уходе? Джонсон добавил, что таможня также будет внимательно следить за следующий импорт из Макао, чтобы гарантировать, что они не были перегружены: категория 229, ткани специального назначения из хлопка и искусственных волокон; 239, детская одежда из хлопка и химволокна; 350 хлопчатобумажных халатов и халатов; 359, «корзина» различной хлопчатобумажной одежды, включая комбинезоны и жилеты; 638/639, мужские и женские трикотажные рубашки из искусственного волокна; 641, женские нетрикотажные рубашки и блузки из искусственного волокна; 840, нетканые рубашки и блузки из смеси шелка и рами, и 352/652, нижнее белье из хлопка и искусственных волокон.В мире, где предсказатели судьбы делают бестселлеры из предсказаний техногенного ужаса, которые всегда оказывались ложными, это была смелая и одинокая позиция. Исследования показывают, что решения, включающие деревья и растительный покров, стоят в 5-10 раз меньше, чем те, которые используют исключительно искусственную инфраструктуру ливневых стоков. .Данные, приведенные адвокатами истцов о некоторых жертвах — например, о тысячах туш птиц и каланов, выброшенных на берег, — не учитывают огромные возможности природы по восстановлению после природных и техногенных катастроф.Если вы только арендуете помещения и не предоставляете программу, вы все равно будете нести ответственность за наличие природных и техногенных опасностей на территории.

границ | Слуховая категоризация искусственных звуков по сравнению с естественными звуками с помощью функциональной связи МЭГ с мозгом

Введение

Современные знания о нейронных сетях, лежащих в основе слухового восприятия, остаются фрагментарными, несмотря на то, что слух широко изучался (Zatorre et al., 2002). Основные сетевые свойства, предложенные для слуховой модальности, напоминают структуру зрительной, разделяя пути обработки информации на дорсальную и вентральную сети, соответствующие обработке информации на «где» и «что» соответственно (Romanski et al. al., 2000; Kubovy and Van Valkenburg, 2001; Arnott et al., 2004; Huddleston et al., 2008; Asplund et al., 2010). Следуя пути «что», физические характеристики звукового стимула первоначально кодируются в первичной и вторичной слуховой коре вместе с их ассоциативными областями, прежде чем они интегрируются в более абстрактное представление (Griffiths and Warren, 2004; Bregman, 2017). ).В рамках этого пути обработка слуховой информации, по-видимому, осуществляется в каналах, специфичных для звуковых категорий (Caramazza and Mahon, 2003). В этой связи были выдвинуты предложения предложить функциональную специфичность для обработки различных типов звуков (Белин и др., 2000; Заторре и Белин, 2001; Паттерсон и др., 2002; Льюис и др., 2004; Заторре и др. , 2004; Хантер и др., 2010).

Попытки отделить обработку различных звуковых категорий на корковом уровне предпринимались в тематических исследованиях поражений головного мозга (Clarke et al., 2000; Таниваки и др., 2000; Мендес, 2001 г. ; Стейнке и др., 2001). Случаи, подобные слуховой агнозии, представляют собой нарушение способности узнавать звуки при сохранном периферическом слухе. Однако это ухудшение не обязательно относится ко всем звуковым категориям; это может скорее быть категорией в зависимости от повреждения головного мозга. Например, пациент с очаговым поражением правой лобно-теменной области мог идентифицировать звуки окружающей среды и называть музыкальные инструменты, но не мог распознавать музыку (Steinke et al., 2001). С другой стороны, левое височное поражение или левая лобно-височная ишемия вызывают агнозию, ограниченную звуками окружающей среды (Clarke et al., 2000). Однако следует подчеркнуть, что единичные исследования пациентов с поражением головного мозга очень разнородны и поэтому не могут дать детальную модель корковой обработки звука.

Несколько исследований функциональной нейровизуализации с участием здоровых участников указывают на двустороннюю активацию слуховой коры для звуков речи (Belin et al. , 2000; Zatorre and Belin, 2001) и правостороннюю активацию неречевых звуков во время задач на различение звуков (см. обзор Tervaniemi and Hugdahl, 2003). Сообщалось, что вовлекаются и другие области мозга, такие как нижняя лобная кора, что указывает на сеть, которая включает дополнительные когнитивные функции, помимо слуховых (обзор см. в Price, 2012). До сих пор большинство современных исследований в основном сосредоточены на дифференциальной обработке речевых и неречевых звуковых категорий, хотя у нас все еще мало знаний о дифференциальной обработке в неречевых звуковых категориях.Существующие исследования показали, что различение звуковых категорий, скорее всего, зависит от связанных с ними манипулятивных характеристик (Lewis et al., 2004, 2005; Murray et al., 2006; De Lucia et al., 2009, 2012). Например, в контексте игры на гитаре мы слушаем звук, воспринимая моторные и зрительные действия при игре на гитаре. Таким образом, на более высоком когнитивном уровне информация от всех сенсорных модальностей, которые получают входную информацию от стимула, интегрируется для построения восприятия звука. Подобная модель (Heekeren et al., 2008) была предложена в прошлом для зрительной и соматосенсорной системы, что указывает на мультисенсорную интеграцию уже на ранних стадиях когнитивной обработки низкого уровня.

Данные о функциональной организации слухового восприятия показывают, что звуки можно разделить на «живые» и «искусственные» стимулы (Lewis et al., 2005), что предполагает дифференциальную активацию мозга. В частности, искусственный объект по сравнению со звуком животного может потребовать нисходящего механизма, который объединяет семантические и мультисенсорные функции, связанные в большей степени с действием.Точно так же Мюррей и соавт. (2006) с помощью ЭЭГ продемонстрировали, что «рукотворные» звуки проявляют более сильную активацию мозга в слуховом пути «что» по сравнению с «живыми» объектами, причем в основном вовлекаются области правого полушария и премоторной коры. Сообщалось также о других дифференциациях в категории искусственных объектов. Основная идея состоит в том, что ежедневно используемые звуки объектов, такие как телефонный звонок, могут вызывать более сильную ответную реакцию, чем типичный тон музыкального инструмента (у немузыкантов), и, таким образом, будет вызываться более сильная активация мозга (De Lucia et al. ., 2009). Интересно, что исследования ЭЭГ, посвященные временной динамике, показали, что процесс различения категорий происходит вокруг компонента N1 уже через 70 мс после начала действия стимула (Murray et al., 2006; De Lucia et al., 2012).

Тем не менее, то, как отдельные сети работают с разными категориями звуков, все еще плохо изучено. Хотя вышеупомянутые исследования дали некоторое представление о том, когда и где появляется эта дифференциация, анализ исходного пространства предлагает простые карты активированных областей мозга, а не указывает, как эти области распределенной системы функционально связаны для выполнения конкретной задачи.На сегодняшний день исследование сложных сетей получило методологическое развитие, учитывая возможность изучения реорганизации коры, лежащей в основе связанных когнитивных процессов (Rogers et al., 2007; Bullmore and Sporns, 2009). Поэтому в текущем исследовании мы стремились дополнительно изучить функциональную связь пути слуховой обработки в различных категориях неречевых звуков. Сравнивались корковые реакции на три разные категории звуков. А именно, категории Музыкальные и Искусственные категории (звуки ежедневно используемых/услышанных предметов), представляющие категории звуков искусственных объектов и категорию Природные (в основном вокализации животных).Насколько нам известно, это первое исследование функциональной связи между различными неречевыми звуковыми категориями с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ), которая имеет высокое пространственное разрешение и превосходное временное разрешение. Принимая во внимание существующую литературу о живых и искусственных звуках, мы ожидали, что звуки Музыкальные и Искусственные звуки продемонстрируют более сильные корковые реакции, которые будут включать двигательные области и значительные взаимосвязи между этими областями по сравнению с звучит Natural .Кроме того, следует отметить, что хотя Музыкальные и Искусственные звуки относятся к категории искусственных, ранее сообщалось о доказательствах дифференциальной активации между этими группами (De Lucia et al. , 2009) в зависимости от ежедневное использование. Слуховое вызванное поле N1 было априори , установленным в качестве интересующего временного интервала на основе предыдущих электрофизиологических данных, которые сообщают о ранних реакциях при обработке различения звуковой категории (Murray et al., 2006; Де Люсия и др., 2009, 2012).

Материалы и методы

Субъектов

Настоящее исследование было проведено с выборкой из 20 молодых людей (средний возраст = 27,19, стандартное отклонение = 5,59, 8 мужчин). Они были набраны из пула испытуемых нашего института среди имевших нормальный слух по данным клинической аудиометрической оценки. Все испытуемые были правшами, согласно Эдинбургскому опроснику рук (Oldfield, 1971). Участники были проинформированы о цели исследования, а тем, кто хотел участвовать, была предоставлена ​​​​форма согласия, которая обеспечивала конфиденциальность их личности.Исследование было проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрено комитетом по этике медицинского факультета Мюнстерского университета.

Стимулы

Стимулы состояли из трех различных категорий звуков: Натуральные , Музыкальные и Искусственные . Звуки Natural и Artificial были записаны из звуковых онлайн-баз данных (Free Sounds Effects, SoundBible, ZapSplat). Звуки Musical были получены из банка звуков «Основные образцы Университета Макгилла», который был создан для исследования восприятия, связанного с психологией музыки.Программное обеспечение Audacity использовалось для передискретизации всех звуков на частоте 44 100 Гц и реализации линейных наклонов начала/смещения в 20 мс. Затем монофонические звуки были преобразованы в стереозвуки. С помощью звукового редактора WavePad они были нормализованы на -10 дБ RMS на основе метода нормализации средней громкости.

Парадигма стимула была выполнена с помощью программного обеспечения для презентаций (версия 18.0, Neurobehavioral systems, Inc., Беркли, Калифорния, США). Он состоял из двух блоков с небольшим перерывом между ними. Каждый блок включал в себя представление трех различных категорий звуков, которые были представлены в псевдослучайном порядке по блокам и по предметам, тогда как звуки каждой категории всегда представлялись в одном и том же порядке: А = Искусственные , М = Музыкальные и N = Натуральный ; Блок1: А1-А2-…-Ан-М1-М2-…-Мн-Н1-Н2-…-Нн; Блок2: M1-M2-…-Mn-N1-N2-…-Nn-A1-A2-…-An. Каждый блок содержал 144 стимула, по 48 на каждую категорию, что составляет всего 288 стимулов на весь эксперимент; 48 (звуки на категорию) × 3 (категории) × 2 (блоки).Каждый блок содержал 144 стимула, по 48 на каждую категорию, что составляет всего 288 стимулов на весь эксперимент; 48 (звуки на категорию) × 3 (категории) × 2 (блоки). Каждый стимул длился 1 с со случайным интервалом между стимулами (ISI) от 0,7 до 1,3 с, чтобы избежать ожидания и ритмичности. Звуки Natural содержали звуки живых объектов. Звуки Музыкальные содержали ноты различных музыкальных инструментов, тогда как звуки Искусственные были повседневными предметно-подобными звуками. Примеры звуковых файлов, использованных в исследовании, можно найти в дополнительных материалах.

Записи МЭГ

Участники были обследованы в магнитно-экранированной и акустически тихой комнате с помощью 275-канальной системы для исследования головы (OMEGA 275, CTF, VSM Medtech Ltd., Ванкувер, Британская Колумбия, Канада). Данные непрерывно записывались с частотой дискретизации 600 Гц, в результате чего частота отсечки в автономном режиме составила 150 Гц. Участники сидели в вертикальном положении, а их голова стабилизировалась ватными дисками внутри шлема МЭГ.Немой фильм демонстрировался на экране проектора, установленном на портале системы MEG, расположенном в соответствии с лучшим углом обзора участников, чтобы они оставались бдительными во время эксперимента; как это применялось в предыдущих слуховых экспериментах (Pantev et al., 2004; Okamoto et al., 2008; Paraskevopoulos et al., 2018). После прохождения электростатических преобразователей слуховые стимулы подавались через силиконовые трубки длиной 60 см и внутренним диаметром 5 мм, заканчивающиеся силиконовым наушником, индивидуально подогнанным к уху каждого испытуемого. Перед стимуляцией был проведен тест определения аудиологического порога слуха с точностью 5 дБ на частоте 1 кГц. Уровни звукового давления стимула были установлены на 60 дБ SL выше индивидуального порога слышимости. Весь эксперимент длился около 30 мин.

Протокол МРТ

Всем участникам было выполнено Т1-взвешенное МРТ-изображение с помощью сканера 3 Тесла (Gyroscan Intera T30, Philips) для получения индивидуальной конечно-элементной модели (МКЭ) головы.Файлы дали изображения 400 однослойных срезов толщиной 0,5 мм в сагиттальной плоскости (TR = 7,33,64 мс, TE = 3,31 мс). Размер матрицы каждого среза составлял 512 × 512 с размером вокселя 0,5 × 0,58 × 0,58 мм 3 . Чтобы обеспечить надежность исследования структуры мозга внутри и между субъектами, мы использовали SPM12 (статистическое параметрическое картирование) для регулирования неоднородности интенсивности (Ganzetti et al., 2016), и поэтому изображения были преобразованы в изотропные воксели 2 × 2 × 2 мм.

Анализ данных МЭГ

Анализ данных МЭГ был выполнен в соответствии с ранее разработанным анализом, примененным для сетей функциональной связности в различных слуховых парадигмах (Paraskevopoulos et al. , 2015, 2018). Программное обеспечение для анализа электрических источников мозга (BESA MRI, версия 2.0, Megis Software, Гейдельберг, Германия) использовалось для расчета модели головы человека путем сегментации четырех различных тканей головы (скальп, череп, спинномозговая жидкость и мозг) на основе FEM. Четырехслойная модель FEM дает более точные результаты по сравнению с другими моделями, так как включает CSF (Ramon et al., 2004; Wendel et al., 2008), который является высокопроводящим слоем и важен для реконструкции источника МЭГ (Wolters et al., 2006). Датчики МЭГ были совместно зарегистрированы и настроены на структурную МРТ человека через нос, а также левый и правый входы в слуховые проходы в качестве ориентиров. С помощью 3D-сплайн-интерполяции МРТ были преобразованы в ACPC (передне-задняя поясная извилина) и в пространство Талайраха. Предопределенный параметр для значений проводимости (см. Wolters et al., 2006) был установлен для кожного отсека на 0.33 См/м, для черепа до 0,0042 См/м, для ЦСЖ до 0,79 См/м и для мозговой ткани до 0,33 См/м.

Для предварительной обработки данных МЭГ использовалось исследовательское программное обеспечение BESA (версия 6.0, Megis Software, Гейдельберг, Германия). Для подавления артефактов использовалась автоматическая электрокардиограмма (ЭКГ) и обнаружение и коррекция артефактов моргания, предоставленная BESA (Ille et al., 2002). Данные были отфильтрованы в автономном режиме с помощью режекторного фильтра 50 Гц, фильтра нижних частот с нулевой фазой 45 Гц и фильтра верхних частот с нулевой фазой 0.5 Гц. Данные были разделены на эпохи 1000 мс после и 500 мс до начала стимула. Была применена базовая коррекция, основанная на интервале до стимула 100 мс. При усреднении эпох, связанных со стимулом, из анализа исключались пробы с амплитудой более 3 пТл и данные, превышающие 15% отклоненных проб. Затем два блока измерений усреднялись для каждого участника, чтобы улучшить отношение сигнал/шум.

Для реконструкции плотности тока мы использовали временное окно вокруг основного компонента N1 медленного слухового вызванного поля (Pantev et al. , 1993; ср. Рисунок 2), который, согласно глобальной мощности поля данных общего среднего, находился между 80 мс и 120 мс после начала стимула, включая возрастающий наклон N1. Электромагнитная томография низкого разрешения (LORETA), предоставленная BESA, применялась для реконструкции источника, для каждого субъекта и каждой категории звуков, поскольку она обеспечивает плавное распределение источников как обратное решение (Pascual-Marqui et al., 1994). Он основан на методе взвешенной минимальной нормы (Grech et al., 2008) и не опирается на априорное определение активированных источников.

Статистический анализ

Для статистического анализа реконструкции LORETA мы использовали SPM12, работающий на программном обеспечении Matlab (версия R2016b; MathWorks Inc., Натик, Массачусетс, США). Была установлена ​​явная маска для включения результатов только для серого вещества, что уменьшило объем поиска. Однофакторный анализ ANOVA проводился с тремя различными категориями звуков ( Натуральные , Искусственные и Музыкальные ) в качестве внутрисубъектного фактора. Затем были разработаны матричные таблицы F- и t-контраста (на основе общей линейной модели) для проверки статистических различий между тремя категориями и между категориями соответственно. Для контроля множественных сравнений была реализована ошибка Family Wise Error (FWE).

Анализ связности

Чтобы изучить корковую сеть через важные источники, полученные в результате анализа SPM12, мы дополнительно провели анализ связности. Определив активированные области в пространстве источника с помощью описанного выше анализа, мы использовали эквивалентную модель текущего диполя, установив один диполь на пик каждого значимого кластера, полученного с помощью F-контраста.В результате получилось пять эквивалентных токовых диполей. В связи с тем, что SPM выражает координаты на основе стандартизированного мозга Монреальского неврологического института (координаты MNI), координаты были перенесены в пространство Талайраха, чтобы соответствовать координатам мозга программного обеспечения BESA, где была запущена дипольная модель. Для преобразования был использован апплет «NMI2TAL» пакета Yale BioImage Suite Package (sprout022.sprout.yale.edu), который основан на картографических координатах Lacadie et al. (2008).Ориентация диполей была подобрана на основе индивидуального объемного проводника FEM, тогда как координаты были зафиксированы для всех субъектов и условий, как определено выше. Результаты содержали пять исходных сигналов, соответствующих каждому диполю, включая интервал 80–120 мс.

Набор инструментов HERMES (Niso et al., 2013) Matlab был использован для построения матрицы смежности 5 × 5 для каждого субъекта и каждого условия на основе алгоритма взаимной информации (MI), который измеряет взаимную зависимость между переменными и обнаруживает корреляции случайных величин с мерой нелинейной зависимости (Zeng, 2015).Затем результаты были переданы в инструментарий статистики на основе сети (NBS; Zalesky et al., 2010) для изучения статистически значимых связей. Один из способов внутрисубъектного ANOVA выполнялся с тремя условиями в качестве внутрисубъектного фактора. Метод NBS был настроен на множественную коррекцию на значимом уровне p > 0,05 (инструменты пайплайна анализа см. на рис. 1). Это привело к графу функциональной связности с узлами и ребрами, представляющими важные активированные области и их значительную взаимосвязь, соответственно.

Рис. 1. Конвейер инструментов анализа. Первый шаг: Индивидуальная сегментация МРТ на основе модели объемного проводника FEM была рассчитана с помощью программного обеспечения BESA MRI. Предварительную обработку временных рядов и усреднение вызванных полей выполняли в исследовательской программе BESA, а для реконструкции источника применяли решение LORETA. Второй шаг: для статистического анализа данных использовался набор инструментов статистики СЗМ в Matlab. Третий шаг: для анализа связности эквивалентные токовые диполи были установлены в значимых областях, выявленных предыдущим анализом.Четвертый шаг: набор инструментов HERMES в Matlab был использован для построения матрицы смежности 5 × 5 для каждого субъекта и каждого условия на основе алгоритма взаимной информации. Пятый шаг: Статистический анализ функциональной связности был выполнен в наборе инструментов NBS, и данные были переданы в набор инструментов BrainNet для визуализации статически значимых сетей связности.

Результаты

Исходное пространство

Слуховое вызванное поле N1 было априори , установленным как интересующее временное окно.Среднеквадратический временной ряд общего среднего для субъектов был рассчитан в сенсорном пространстве, чтобы отобразить временное окно в мс вокруг априорно установленных максимумов слухового поля N1. Рисунок 2 иллюстрирует среднее значение среднеквадратичных значений каждой звуковой категории, а также максимальное и минимальное значения их доверительных интервалов. Интервал 80–120 мс был определен для следующих реконструкций источника, где мы выполнили статистику F- и t-контраста с помощью программного обеспечения SPM12.Рисунок 3 и таблица 1 иллюстрируют значимые кластеры, полученные при контрасте Musical Artificial Natural . В самый большой по размеру кластер вовлекались участки правой и левой лобной коры, а также участки височной доли. Пик текущего кластера располагался в передней части правой височной коры, в самой дорсальной области верхней височной извилины (ВВГ) ( x = 43, y = 14, z = -29 F (1, 20) = 13.1, размер кластера = 3128, p <0,001 FWE, скорректированный на уровне кластера). Второй кластер располагался в правой нижней теменной доле с пиком в правой супрамаргинальной извилине (SMG) (координаты: x = 56, y = −27, z = 27; F (1 , 20) = 12,80, размер кластера = 513, p < 0,001 FWE, скорректированный на уровне кластера). Третий кластер располагался в задней поясной коре (PCC; перекрывается со вторым кластером на рисунке), в который вовлекались задняя поясная извилина и медиальная часть теменной доли (координаты: x = 10, y = −52). , z = 39, F (1, 20) = 12.42, размер кластера = 650, p <0,001 FWE, скорректированный на уровне кластера).

Рисунок 2. Среднеквадратичное среднеквадратичное значение слухового вызванного поля (AEF) для музыкальных , искусственных и естественных звуков. Графики иллюстрируют активацию мозга во временной области (от –100 до начала стимула до 300 мс после стимула), где 0 мс соответствует началу стимула. Обозначены компоненты АЭП P1, N1 и P2, а также временной интервал 80–120 мс.Разными типами линий обозначены средства разных типов звуков. Их соответствующие 95% доверительные интервалы показаны заштрихованными областями. Интересующий временной интервал находится вокруг компонента N1 слухового вызванного поля (80–120 мс).

Рисунок 3. Значительная дифференциальная активация коры в исходном пространстве на основе F-контраста. На рисунках показано статистическое параметрическое сопоставление, полученное в результате одностороннего анализа ANOVA статистики SPM для взаимодействия Музыкальных Искусственных Естественных . Вверху, со стороны левого , среднесагиттальный вид левого полушария ; вверху справа сбоку срединно-сагиттальный вид правого полушария; внизу представлен вид спереди. Активируются левая и правая префронтальная кора и передняя STG, а также супрамаргинальная извилина и PCC (перекрываются на рисунке). Цветовая шкала представляет значения F на уровне значимости p < 0,001 (с поправкой FWE).

Таблица 1. Значимые кластеры на основе F-контраста.

Для сравнений между группами результаты выявили значительные различия для сравнений Musical > Natural и Artificial > Natural , как показано на рисунке 4 и в таблице 2, где показаны координаты и результаты сопоставления источника для обоих сравнений. . Более подробно, два значимых кластера были получены для Музыкальных > Природных звуков.В самый большой кластер вошли области левой и правой лобной коры, а также височной коры и SMG. Пик текущего кластера располагался на SMG ( x = 56, y = −27, z = 27, t (20) = 5,05, размер кластера: 109960, p > 0,001 FWE скорректирован на уровне кластера). Второй кластер располагался в ПКК (координаты: х = 8, y = −54, z = 40, t (20) = 4,61, размер кластера = 3142, p < 0.001 FWE исправлены на уровне кластера). Для контраста Искусственный > Натуральный мы обнаружили два кластера, демонстрирующих значительную дифференциальную активацию; один значимый пик располагался на ПКК (координаты: x = 10, y = −37, z = 39, t (20) = 4,09, размер кластера = 675, p = 0,001 FWE скорректировано на уровне кластера), а другой — в медиальной префронтальной коре mPFC (координаты: x = 13, y = 39, z = 18, t (20) = 4.08, размер кластера = 1007, p <0,001 FWE, скорректированный на уровне кластера).

Рисунок 4. Значительная корковая активация в исходном пространстве сравнения между субъектами. На рисунках показано статистическое параметрическое сопоставление, полученное в результате анализа t тестов статистики SPM для сравнений Musical > Natural и Artificial > Natural . Вверху, со стороны левого , среднесагиттальный вид левого полушария ; вверху справа сбоку срединно-сагиттальный вид правого полушария; внизу представлен вид спереди. левая и правая префронтальная кора и передняя STG, а также части левой и правой PCC и надмаргинальная извилина (на рисунке перекрываются) активируются, как показано на панели . левый ( Музыкальный > Натуральный ). На панели справа ( Искусственный > Натуральный ) отображаются активированные части правой префронтальной коры, супрамаргинальной извилины и ЗПК.Цветовая шкала представляет значения t на уровне значимости p < 0,001 (с поправкой FWE).

Таблица 2. Значимые кластеры межсубъектных сравнений.

Результаты подключения

Для анализа связности пять эквивалентных токовых диполей были установлены на пиках значительно различающихся активированных областей, полученных из F-контраста. Это PCC, aSTG, SMG и двусторонняя префронтальная кора.Было проведено три анализа связности на основе значительного взаимодействия, обнаруженного в анализе исходного пространства, p <0,05, NBS с поправкой (Сетевая статистика; Zalesky et al., 2010).

Для контраста Музыкальный Искусственный Натуральный результаты выявили соединения всех узлов, имеющих всего шесть ребер. Как показано на рисунке 5, края между PCC и правой передней верхней височной извилиной (aSTG), а также между левой вентральной mPFC и правой медиальной дорсальной префронтальной корой имели наибольшую активацию (на что указывает значение F ).Левая mPFC давала значительные дифференциальные связи со всеми узлами, расположенными в правом полушарии, и была единственной, связанной с SMG.

Рис. 5. Значительная сеть функциональных соединений F-контрастности. Проиллюстрированы статистически значимые связи между узлами для контраста Музыкальных Искусственных Естественных . Узлы представляют важные области, выявленные анализом пространства источника, которые были установлены как эквивалентные текущие диполи.Края взвешиваются и окрашиваются в соответствии с силой их связности, как указано значением F цветовой шкалы. Сети значимы при p <0,05, с поправкой на NBS. Рисунок вверху слева изображает фронтальную коронарную проекцию, вверху справа показывает аксиальную плоскость, если смотреть сверху, а рисунок внизу иллюстрирует правую сагиттальную плоскость.

В сравнении музыки и природы была получена значительная дифференциальная сеть из 10 ребер со всеми узлами в сети, соединенными между собой (c.ф. Рисунок 6). По показателю t продемонстрирована повышенная функциональная связность между правой mPFC и ЗПК, а также между ЗПК и аСТГ. При меньшем значении t левая mPFC дала значительные взаимосвязи с правой PFC, aSTG, SMG и PCC. Более слабые взаимосвязи были получены между СМГ и аСТГ, ЗПК, а также левой мПФК.

Рисунок 6. Значительная функциональная сеть межпредметных сравнений.Проиллюстрированы статистически значимые связи между узлами для сравнений Musical > Natural и Artificial > Natural соответственно. Узлы представляют важные области, выявленные анализом пространства источника, которые были установлены как эквивалентные текущие диполи. Ребра взвешиваются и окрашиваются в соответствии с силой связности, на что указывает значение t цветовой шкалы. Сети значимы при p < 0.05, NBS исправлено. Фигура в верхнем левом углу на обеих панелях, левой и правой панелях, изображает фронтальную коронарную проекцию, фигура в верхнем правом углу представляет собой аксиальную плоскость, вид сверху, а рисунок внизу иллюстрирует правую сагиттальную плоскость.

Что касается сравнения искусственных и естественных (см. рис. 6), результаты показали значительные дифференциальные взаимосвязи между всеми узлами, имеющими всего девять ребер. В частности, краевое соединение префронтальной межполушарной области и соединение между узлами aSTG и PCC были наиболее выражены по величине t .Для остальных взаимосвязей были выявлены более слабые по прочности ребра, но между ПКК и СМГ значимой взаимосвязи обнаружено не было.

Обсуждение

В текущем исследовании изучались реакции нейронов при обработке различных категорий звуков с помощью МЭГ. Кроме того, анализ функциональной связности, основанный на алгоритме MI, использовался для изображения дифференциального коннектома областей, участвующих в различении естественных , музыкальных и искусственных звуковых категорий.Полученные результаты продемонстрировали статистически значимые различия при различных звуковых условиях в верхней височной коре, задней поясной извилине, нижней теменной и билатеральной префронтальной коре между 80 и 120 мс после начала действия стимула. Прямые сравнения различных категорий показали, что как Музыкальных , так и Искусственных звуков продемонстрировали статистически значимые различия и более усиленную активацию мозга в анализе исходного пространства и связности по сравнению с Природными звуками категории .

Наш вывод о том, что области теменной коры демонстрировали значительную модуляцию активации категории, полученную из контрастного анализа, согласуется с несколькими исследованиями нейровизуализации, изучающими организацию коркового слухового восприятия (Lewis et al., 2005; Murray et al., 2006). ; Стаерен и др., 2009). В нашем исследовании мы обнаружили, что в дифференциальную обработку оцениваемых звуковых категорий вовлечены две области теменной доли, а именно PCC и правая нижняя теменная кора (IPC).Пик кластера IPC располагался в SMG, который является частью соматосенсорной коры (Buccino et al., 2001). На самом деле предполагается, что он участвует в репрезентации действия и, в частности, в мысленной репрезентации движения (Chong et al. , 2008; Tunik et al., 2008). В рамках этой интерпретации любое событие или стимул, содержащий действия, будет задействовать области, связанные с моторикой, даже в отсутствие тактильной стимуляции (Nilsson et al., 2000). Дополнительные данные связывают SMG с системой зеркальных нейронов, системой, участвующей в имитации и идентификации действий других людей (Carlson, 2012).На этом основании было высказано предположение, что правый SMG особенно вовлечен в планирование движений, даже когда действия просто наблюдаются и не обязательно выполняются (Chong et al., 2008). Кажется, что в ментальном представлении информация о том, как инструмент используется, визуализируется или как воспроизводится звук, извлекается и интегрируется.

Помимо теменной коры, наши результаты связи еще больше подчеркнули участие префронтальной коры и STG в обработке различных звуковых категорий.В прошлом была продемонстрирована значительная функциональная связь между префронтальной корой и теменной корой, что позволяет предположить, что эта сеть является частью сети рабочей памяти, связывающей восприятие и познание более высокого порядка. Это довольно мультимодальный процесс, который касается обработки как слуховых, так и визуальных объектов (Husain et al., 2004; Husain and Horwitz, 2006). Что касается STG, большинство исследований нейровизуализации показали значительное участие этой области в слуховой обработке. Однако согласно метаанализу Arnott et al.(2004; включая 38 исследований различных методов нейровизуализации) кажется, что передняя область STG, как показано здесь, в большей степени связана с различением звуков. В соответствии с нашими результатами связи было обнаружено, что область STG значительно взаимодействует с префронтальной корой во время задачи на различение категорий (Husain and Horwitz, 2006). Тот факт, что наш паттерн связи был латерализован в правом полушарии, согласуется с предположением, что это полушарие сильнее активируется при представлении неречевых или неживых стимулов (см., 2002; Tervaniemi and Hugdahl, 2003). Это происходит не только из исследований поражений головного мозга, но и из исследований нейровизуализации с участием здоровых участников (Belin and Zatorre, 2003; Murray et al. , 2006).

Другая возможная интерпретация наших результатов заключается в том, что обработка музыкальных и искусственных звуков больше связана с сетью режима по умолчанию (DMN). Согласно нашим результатам, область ЗПК играет центральную роль в DMN (для обзора см. Leech and Sharp, 2013) с нижней теменной долей, префронтальной корой и височной корой (однако более медиальные структуры) в качестве основных узлов внутренних связей (Raichle et al., 2001). Активация DMN в основном наблюдается в условиях отсутствия задач, когда не требуется внимание к внешним раздражителям (обзор см. Buckner et al., 2008). Однако также обнаруживается повышенная активность во время когнитивной обработки, которая требует внутреннего внимания, например, при извлечении из памяти и планировании (Spreng, 2012). С этой точки зрения обработка звуков искусственных объектов может потребовать более нисходящей обработки информации, чем обработка звуков живых объектов. Более того, PCC тесно связан с эмоциональной обработкой и состоянием возбуждения с более высокими реакциями и крупномасштабной функциональной связью в состоянии возбуждения и снижается в состоянии сна (Leech and Sharp, 2013). Таким образом, стимуляция музыкальными и искусственными звуками может вызывать эмоции сильного возбуждения по сравнению с естественными звуками. Тем не менее, отсутствие соответствующих поведенческих измерений не позволяет проводить дальнейшую интерпретацию этого предположения и выходит за рамки данной статьи. В будущем поведенческий тест, оценивающий уровни эмоционального возбуждения на различные звуки, даст нам некоторое представление о том, влияет ли этот фактор значительно на дифференциальную активацию мозга.

Наша основная гипотеза заключалась в том, что искусственные родственные звуки будут отличаться от естественных звуков из-за мысленного представления двигательных характеристик, которые действительно были более выраженными.Мы также стремились выяснить, применимы ли статистические различия к сравнению между Музыкальными и Искусственными , как сообщалось ранее; основано на предположении, что звуки повседневно используемых предметов могут вызывать более активную реакцию действия по сравнению со звуками музыкальных инструментов (у немузыкантов). Наши результаты не дали каких-либо существенных различий в анализе исходного пространства, однако при анализе связности, даже несмотря на то, что Musical-против-Natural и Artificial-против-Natural продемонстрировали схожие модели связности, сила взаимосвязей (как задается толщиной края) была разной.Например, в сети «Искусственное сравнение с естественным» межполушарное префронтальное ребро и ребро STG-PCC продемонстрировали более сильные взаимосвязи между остальными, тогда как сеть «Музыкальное сравнение с естественным» дала более распределенную интенсивность по всему полушарию. взаимосвязи с меньшими значениями. Предыдущее исследование (De Lucia et al., 2009) показало дифференциальное различение музыкальных и инструментальных звуков только после 300 мс начала действия стимула. Исходя из этого, может случиться так, что различение более широких категорий звуков, например, между живыми звуками и звуками, созданными человеком, уже происходит при ранних ответах, хотя за различением подкатегорий могут последовать более поздние ответы. В будущем было бы интересно исследовать более поздние временные интервалы, в которых могут потребоваться концептуальные процессы более высокого уровня для различения искусственных подкатегорий. Однако следует отметить, что категория Искусственные в нашем исследовании содержала звуки, которые, как правило, являются искусственными объектами, однако некоторые из них были менее манипулятивными (например, сирена скорой помощи). Отсутствие более строгой категоризации, основанной на поведенческой оценке, которая разделяла бы объекты на основе знакомства и частоты использования, могло ограничить нашу интерпретацию существенных различий между звуковыми категориями.Изучение областей коры в ответ на знакомство со звуком, узнавание и внимание может дать представление о роли, которую играет слуховой нейронный путь «что» в обработке звука. Предыдущие исследования показали важность звуковой новизны, требований к задачам и внимания при различении звуков (Levy et al., 2001, 2003). Однако другие утверждают, что различение живых и искусственных объектов происходит независимо от навыков поведения и, следовательно, знакомства (De Lucia et al. , 2012), при сравнении правильно категоризированных звуков с неправильно категоризированными звуками, а также независимо от сознания (Cossy et al., 2014) при обследовании коматозных больных. Это все еще обсуждается в литературе и должно быть рассмотрено в будущих исследованиях.

Возможным ограничением настоящего исследования может быть то, что классификация сложных звуков может быть затруднена из-за физических различий стимулов (Белин и др., 2000; Стаерен и др., 2009), что намеренно не контролировалось здесь, во избежание каких-либо искажений качества звука.Однако естественные звуки отличаются от созданных человеком и более синтетических звуков по своей природе, которой мы не можем манипулировать. Согласно обзору Theunissen and Elie (2014), естественные звуки состоят из статистических свойств, которые следуют степенному закону и оптимально кодируются в восходящей слуховой системе обработки, в отличие от звуков с более случайными и плоскими спектрами мощности огибающей (такими как звуки в категории «Искусственные»). Тем не менее, аналогичная классификация звуков применялась в прошлом, и наши результаты согласуются друг с другом (Murray et al., 2006).

Результаты нашего исследования показывают, что диссоциация между живыми и искусственными объектами основана на различных нейронных процессах. Однако причина этого явления до сих пор остается под вопросом. С другой точки зрения, возможно, звуки концептуально специализировались на обработке различных категорий звуков в результате эволюционной адаптации; теория, которая была также сильно аргументирована для зрительной системы (Caramazza and Mahon, 2003). В соответствии с этим, разные корковые пути, соответствующие разным категориям звуков, развились по аналогии со звуками окружающей среды, которые люди слышали на протяжении многих лет.Это согласуется с ранее упомянутым обзором, который предлагает оптимальное нейронное кодирование естественных звуков по сравнению со звуками машин, созданных человеком (Theunissen and Elie, 2014). С этой точки зрения, прослушивание звуков природы вызовет более слабую активацию мозга по сравнению с более «современными» инструментальными звуками (например, звонком телефона), поскольку мы эволюционно более приспособлены к естественным звукам, а это, в свою очередь, потребует меньше усилий. когнитивные усилия (Buckner et al., 2008).Это, в свою очередь, дало бы некоторое объяснение вышеупомянутым выводам, согласно которым искусственные звуки показали более сильную активацию мозга по сравнению с «живыми» объектами. Кроме того, карты функциональной связности показали, что в категории рукотворных могут быть «ключевые» связи для «Искусственное-против-естественного» по сравнению с «Музыкальное-против-естественного» , хотя узлы остались теми же для обоих сравнений. . Это также может объяснить случаи семантических нарушений, когда пациенты страдают в очень специфической категории, в то время как остальные категории в той же области сохраняются (McCarthy and Warrington, 2016; Muhammed et al., 2018). Поэтому представляется весьма вероятным, что восприятие слуховых объектов опирается на крупномасштабную распределенную систему, которая следует различным нейронным путям, диссоциированным на основе веса, который имеет каждый узел в сети. Основываясь на наших выводах, на это предположение нельзя дать однозначного ответа, хотя оно и дает повод для предстоящего исследования. Анализ связности, включающий также общие активированные области, может дать лучшее представление об этом предположении, однако из-за того, что это требует другого анализа, он рекомендуется для будущих исследований.

В целом хорошо задокументирован тот факт, что обработка слуховых стимулов затрагивает области за пределами слуховой коры, такие как передняя височная и лобная доля (Maeder et al., 2001; Alain et al., 2008). Подобно нашим результатам анализа корковой сети, недавние исследования нейровизуализации предполагают, что сеть лобно-височно-теменных областей способствует семантической обработке (для обзора см. Thompson-Schill, 2003; Patterson et al., 2002). Предполагается, что эта сеть связана с восприятием как слуховой, так и визуальной идентификации объекта (Goll et al., 2010; Хантер и др., 2010 г.; Брефчински-Льюис и Льюис, 2017). Однако то, что еще недостаточно хорошо задокументировано, так это то, как эти реакции мозга функционально связаны. Наше исследование связности подтверждает взаимосвязь областей мозга при различении звуков. Чтобы лучше понять слуховую категоризацию мозга, недостаточно исследовать только активированные области изолированно, а скорее понять, как эти области взаимодействуют. В этом аспекте мы считаем, что наши результаты ценны для лучшего понимания человеческого мозга при различении звуков.

Заключение

Настоящее исследование продемонстрировало расширенную мозговую сеть искусственных связанных звуков ( Музыкальные и Искусственные ) по сравнению с Природными звуками. До сих пор в литературе были представлены простые карты активации мозга. Кроме того, мы показали, как эти дифференциально активированные области мозга функционально связаны и связаны с соответствующими когнитивными процессами. Мы воспроизвели предыдущие результаты, подтверждающие участие других модальностей, помимо слуховых, для участия в обработке звуковых стимулов, как только это достигает уровня репрезентации объекта.Это, в свою очередь, по-видимому, основано на семантической категоризации стимула, следуя различным нейронным путям для живых и искусственных объектов. В дополнение к предыдущим исследованиям, в которых изучалась только корковая активация различных звуковых категорий, мы продемонстрировали существенные различия в функциональной связи между корковыми источниками, участвующими в обработке различных звуковых категорий.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Заявление об этике

Исследования с участием людей были рассмотрены и одобрены медицинским факультетом Мюнстерского университета. Пациенты/участники предоставили письменное информированное согласие на участие в этом исследовании.

Вклад авторов

VS участвовал в наборе данных, анализе данных и написал первый черновик рукописи. ЭП и НК участвуют в статистическом анализе. КМ и АВ занимаются информационным обеспечением.CD, DK и CP внесли свой вклад в пересмотр рукописи. Все авторы прочитали и одобрили представленную версию рукописи.

Финансирование

Эта работа была поддержана Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG; PA 392/16-1, DO-711/10-1).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить испытуемых за их сотрудничество и технических специалистов Института биомагнетизма и анализа биосигналов за поддержку сбора данных.

Дополнительный материал

Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2019.01052/full#supplementary-material

.

Сноски

Каталожные номера

Ален, К., Макдональд, К.Л., Ковачевич, Н., и Макинтош, А.Р. (2008). Пространственно-временной анализ слуховой «что» и «где» рабочей памяти. Церебр. Кортекс 19, 305–314.doi: 10.1093/cercor/bhn082

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Арнотт, С. Р., Биннс, М.А., Грейди, К.Л., и Ален, К. (2004). Оценка модели слухового двойного пути у людей. Нейроизображение 22, 401–408. doi: 10.1016/j.neuroimage.2004.01.014

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Асплунд, К.Л., Тодд, Дж.Дж., Снайдер, А.П., и Маруа, Р. (2010). Центральная роль латеральной префронтальной коры в целенаправленном и стимулированном внимании. Нац. Неврологи. 13, 507–512. doi: 10.1038/nn.2509

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Белин П., Заторре Р. Дж., Лафай П., Ахад П. и Пайк Б. (2000). Голососелективные области слуховой коры человека. Природа 403, 309–312. дои: 10.1038/35002078

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Брефчински-Льюис, Дж. А., и Льюис, Дж. В. (2017). Восприятие слуховых объектов: нейробиологическая модель и проспективный обзор. Нейропсихология 105, 223–242. doi: 10. 1016/j.neuropsychologia.2017.04.034

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Брегман, А.С. (2017). «Задавать вопрос «зачем» в слуховом восприятии», в Perceptual Organization , eds M. Kubovy и J. Pomerantz, (Hillsdale, NJ: Routledge), 99–118. дои: 10.4324/9781315512372-4

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Буччино Г., Бинкофски Ф., Финк Г. Р., Фадига Л., Fogassi, L., Gallese, V., et al. (2001). Наблюдение за действием активирует премоторные и теменные области соматотопически: исследование фМРТ. евро. Дж. Нейроски. 13, 400–404.

Академия Google

Буллмор, Э., и Спорнс, О. (2009). Сложные сети мозга: теоретико-графовый анализ структурных и функциональных систем. Нац. Преподобный Нейроски. 10, 186–198. doi: 10.1038/nrn2575

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Карамазза, А.и Махон, Б.З. (2003). Организация концептуального знания: свидетельства семантических дефицитов категорий. Познание тенденций. науч. 7, 354–361. doi: 10.1016/s1364-6613(03)00159-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Карлсон, Н. Р. (2012). Физиология поведения , 11-е изд. Лондон: Пирсон.

Академия Google

Чонг, Т. Т. Дж., Каннингтон, Р., Уильямс, Массачусетс, Канвишер, Н., и Маттингли, Дж. Б. (2008). Адаптация фМРТ выявляет зеркальные нейроны в нижней теменной коре головного мозга человека. Курс. биол. 18, 1576–1580. doi: 10.1016/j.cub.2008.08.068

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Кларк С., Беллманн А., Меули Р. А., Ассал Г. и Стек А. Дж. (2000). Слуховая агнозия и слуховой пространственный дефицит после поражений левого полушария: свидетельство различных путей обработки. Нейропсихология 38, 797–807. doi: 10.1016/s0028-3932(99)00141-4

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Косси, Н., Цовара А., Симонин А. , Россетти А. и Де Люсия М. (2014). Надежное различение ответов ЭЭГ на категории звуков окружающей среды в ранней коме. Фронт. Психол. 5:155. doi: 10.3389/fpsyg.2014.00155

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Де Люсия, М., Камен, К., Кларк, С., и Мюррей, М. М. (2009). Роль действий в слуховом различении объектов. Нейроизображение 48, 475–485. doi: 10.1016/j.neuroimage.2009.06.041

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Де Люсия М., Цовара А., Бернаскони Ф., Шпирер Л. и Мюррей М. М. (2012). Слуховое перцептивное принятие решений на основе семантической категоризации звуков окружающей среды. Нейроизображение 60, 1704–1715. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.01.131

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Ганцетти, М., Вендерот, Н., и Мантини, Д. (2016). Коррекция неоднородности интенсивности структурных МР-изображений: основанный на данных подход к определению входных параметров алгоритма. Фронт. Нейроинформ. 10:10. doi: 10.3389/fnif.2016.00010

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Голл, Дж. К., Кратч, С. Дж., и Уоррен, Дж. Д. (2010). Центральные слуховые расстройства: к нейропсихологии слуховых объектов. Курс. мнение Нейрол. 23, 617–627. doi: 10.1097/WCO.0b013e32834027f6

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Греч, Р., Кассар, Т., Мускат, Дж., Камиллери, К.П., Фабри, С.Г., Зервакис М. и др. (2008). Обзор решения обратной задачи анализа источников ЭЭГ. Дж. Нейроинж. Реабилит. 5, 25. doi: 10.1186/1743-0003-5-25

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Heekeren, HR, Marrett, S., и Ungerleider, L.G. (2008). Нервные системы, которые опосредуют перцептивное принятие решений человеком. Нац. Преподобный Нейроски. 9, 467–479. doi: 10.1038/nrn2374

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хаддлстон, В. Э., Льюис, Дж. В., Финни, Р. Э., и ДеЙо, Э. А. (2008). Видимое движение, основанное на слуховом и зрительном внимании, имеет общие функциональные параллели. Восприятие. Психофиз. 70, 1207–1216. doi: 10.3758/PP.70.7.1207

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Hunter, M.D., Eickhoff, S.B., Pheasant, R.J., Douglas, M.J., Watts, G.R., Farrow, T.F., et al. (2010). Состояние спокойствия: субъективное восприятие формируется контекстуальной модуляцией слуховой связности. Нейроизображение 53, 611–618. doi: 10.1016/j.neuroimage.2010.06.053

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хусейн, Ф. Т., и Хорвиц, Б. (2006). Основа экспериментального нейромоделирования для понимания обработки слуховых объектов: интеграция данных в нескольких масштабах. J. Physiol. Париж 100, 133–141. doi: 10.1016/j.jphysparis.2006.09.006

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Хусейн, Ф. Т., Тагаметс, М.А., Фромм, С.Дж., Браун, А.Р., и Хорвиц, Б. (2004). Связь динамики нейронов для обработки слуховых объектов с активностью нейровизуализации: компьютерное моделирование и исследование фМРТ. Нейроизображение 21, 17:01–17:20. doi: 10.1016/j.neuroimage.2003.11.012

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Илле Н., Берг П. и Шерг М. (2002). Артефактная коррекция текущей ЭЭГ с использованием пространственных фильтров на основе топографии артефактов и сигналов мозга. Дж. Клин. Нейрофизиол. 19, 113–124.

Академия Google

Lacadie, C.M., Fulbright, R.K., Rajeevan, N., Constable, R.T., and Papademetris, X. (2008). Более точные координаты Талайраха для нейровизуализации с использованием нелинейной регистрации. Нейроизображение 42, 717–725. doi: 10.1016/j.neuroimage.2008.04.240

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Леви, Д. А., Гранот, Р. , и Бентин, С. (2001). Специфичность обработки голосовых стимулов человека: электрофизиологические данные. Нейроотчет 12, 2653–2657. дои: 10.1097/00001756-200108280-00013

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Леви, Д. А., Гранот, Р., и Бентин, С. (2003). Нейронная чувствительность к человеческим голосам: ERP свидетельствует о задачах и влиянии внимания. Психофизиология 40, 291–305. дои: 10.1111/1469-8986.00031

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Льюис, Дж. В., Брефчински, Дж. А., Финни, Р. Э., Джаник, Дж. Дж., и ДеЙо, Э. А. (2005). Различные корковые пути для обработки инструментов по сравнению с звуками животных. J. Neurosci. 25, 5148–5158. doi: 10.1523/jneurosci.0419-05.2005

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Льюис, Дж. В., Вайтман, Ф. Л., Брефчински, Дж. А., Финни, Р. Э., Биндер, Дж. Р., и ДеЙо, Э. А. (2004). Области человеческого мозга, участвующие в распознавании звуков окружающей среды. Церебр. Кора 14, 1008–1021. doi: 10.1093/cercor/bhh061

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Медер, П.П., Меули Р.А., Адриани М., Беллманн А., Форнари Э., Тиран Дж.П. и соавт. (2001). Различные пути, участвующие в распознавании и локализации звука: исследование фМРТ человека. Нейроизображение 14, 802–816. doi: 10.1006/nimg.2001.0888

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Маккарти, Р. А., и Уоррингтон, Э. К. (2016). Прошлое, настоящее и перспективы: размышления 40 лет спустя об избирательном нарушении семантической памяти (Warrington, 1975). В.Дж. Эксп. Психол. 69, 1941–1968 гг. дои: 10.1080/17470218.2014.980280

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мендес, М.Ф. (2001). Генерализованная слуховая агнозия с ограниченным распознаванием музыки у левши. Анализ случая правовисочного инсульта. Кортекс 37, 139–150. doi: 10.1016/s0010-9452(08)70563-x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мухаммед, Л., Харди, С.Дж., Рассел, Л.Л., Marshall, C.R., Clark, C.N., Bond, R.L., et al. (2018). Агнозия на крики птиц. Нейропсихология 113, 61–67. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2018.03.024

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Мюррей, М.М., Камен, К., Андино, С.Л.Г., Бовет, П., и Кларк, С. (2006). Быстрое распознавание мозгом звуков предметов. J. Neurosci. 26, 1293–1302. doi: 10.1523/jneurosci.4511-05.2006

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Нильссон, Л.Г., Ниберг, Л., Клингберг, Т., Оберг, К., Перссон, Дж., и Роланд, П.Е. (2000). Активность двигательных областей при запоминании действий. Нейроотчет 11, 2199–2201. дои: 10.1097/00001756-200007140-00027

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Нисо Г. , Брунья Р., Переда Э., Гутьеррес Р., Бахо Р., Маэсту Ф. и др. (2013). ГЕРМЕС: к интегрированному набору инструментов для характеристики функциональной и эффективной связи мозга. Нейроинформатика 11, 405–434.doi: 10.1007/s12021-013-9186-1

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Окамото, Х., Штраке, Х., и Пантев, К. (2008). Нейронные взаимодействия внутри и за пределами критической полосы, вызванные двумя одновременно представленными узкополосными шумами: магнитоэнцефалографическое исследование. Неврология 151, 913–920. doi: 10.1016/j.neuroscience.2007.11.038

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Олдфилд, RC (1971).Оценка и анализ хиральности: Эдинбургская инвентаризация. Нейропсихология 9, 97–113. дои: 10.1016/0028-3932(71)-4

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пантев, К., Эльберт, Т., Макейг, С., Хэмпсон, С., Эулитц, С. , и Хок, М. (1993). Взаимосвязь переходных и стационарных слуховых вызванных полей. Электроэнцефалогр. клин. Нейрофизиол. 88, 389–396. дои: 10.1016/0168-5597(93)-h

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Пантев, с., Okamoto, H., Ross, B., Stoll, W., Ciurlia-Guy, E., Kakigi, R., et al. (2004). Латеральное торможение и привыкание слуховой коры человека. евро. Дж. Нейроски. 19, 2337–2344. doi: 10.1111/j.0953-816x.2004.03296.x

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Параскевопулос Э., Чалас Н., Карцидис П., Воллбринк А. и Бамидис П. (2018). Статистическое изучение мультисенсорных закономерностей усиливается у музыкантов: исследование МЭГ. НейроИзображение 175, 150–160.doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.04.002

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Параскевопулос Э., Кранебург А., Херхольц С. К., Бамидис П. Д. и Пантев К. (2015). Музыкальный опыт связан с измененной функциональной связью во время аудиовизуальной интеграции. Проц. Натл. акад. науч. 112, 12522–12527. doi: 10.1073/pnas.1510662112

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Паскуаль-Марки, Р. Д., Мишель, К.М. и Леманн Д. (1994). Электромагнитная томография низкого разрешения: новый метод локализации электрической активности в головном мозге. Междунар. Дж. Психофизиол. 18, 49–65. дои: 10.1016/0167-8760(84)

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Паттерсон, К., Нестор, П.Дж., и Роджерс, Т.Т. (2007). Откуда ты знаешь, что ты знаешь? Представление семантических знаний в мозгу человека. Нац. Преподобный Нейроски. 8, 976–987. дои: 10.1038/nrn2277

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Паттерсон, Р. Д., Аппенкамп, С., Джонсруд, И. С., и Гриффитс, Т. Д. (2002). Обработка временной высоты тона и мелодической информации в слуховой коре. Нейрон 36, 767–776.

Академия Google

Прайс, CJ (2012). Обзор и обобщение первых 20 лет исследований слышимой речи, разговорной речи и чтения с помощью ПЭТ и фМРТ. Нейроизображение 62, 816–847.doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.04.062

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Raichle, M.E., MacLeod, A.M., Snyder, A.Z., Powers, WJ, Gusnard, D.A., and Shulman, G.L. (2001). Режим работы мозга по умолчанию. Проц. Натл. акад. науч. 98, 676–682.

Академия Google

Рамон К., Шимпф П., Хауайзен Дж., Холмс М. и Ишимару А. (2004). Роль мягких костей, спинномозговой жидкости и серого вещества в моделировании ЭЭГ. Топогр головного мозга. 16, 245–248. doi: 10.1023/b:brat.0000032859.68959.76

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Роджерс, Б.П., Морган, В.Л., Ньютон, А.Т., и Гор, Дж.К. (2007). Оценка функциональной связи в человеческом мозге с помощью фМРТ. Маг. Резон. Визуализация 25, 1347–1357. doi: 10.1016/j.mri.2007.03.007

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Романски Л.М., Тиан Б., Фриц Ю.Б., Мишкин М., Гольдман-Ракич П.С. и Раушекер, Дж. П. (2000). Ответы на вопросы «что», «где» и «как» в слуховой коре. Нац. Неврологи. 3:966. дои: 10.1038/79892

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Старен, Н., Ренвалл, Х., Де Мартино, Ф., Гебель, Р., и Формисано, Э. (2009). Звуковые категории представлены в виде распределенных паттернов в слуховой коре человека. Курс. биол. 19, 498–502. doi: 10.1016/j.cub.2009.01.066

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Стейнке, В.Р., Кадди Л.Л. и Джейкобсон Л.С. (2001). Диссоциации между функциональными подсистемами, управляющими распознаванием мелодий, после повреждения правого полушария. Познан. Нейропсихология. 18, 411–437. дои: 10.1080/026432702

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Таниваки Т., Тагава К., Сато Ф. и Иино К. (2000). Слуховая агнозия, ограниченная звуками окружающей среды, после корковой глухоты и генерализованной слуховой агнозии. клин. Нейрол. Нейрохирург. 102, 156–162. doi: 10.1016/s0303-8467(00)00090-1

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Терваниеми, М., и Хугдал, К. (2003). Латерализация функций слуховой коры. Мозг Res. Ред. 43, 231–246. doi: 10.1016/j.brainresrev.2003.08.004

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Туник, Э., Ло, О.Ю., и Адамович, С.В. (2008). Транскраниальная магнитная стимуляция лобной покрышки и супрамаргинальной извилины нарушает планирование ориентированных на результат взаимодействий руки и объекта. J. Neurosci. 28, 14422–14427. doi: 10.1523/jneurosci.4734-08.2008

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Вендель К. , Нарра Н. Г., Ханнула М., Кауппинен П. и Мальмивуо Дж. (2008). Влияние CSF на распределения чувствительности ЭЭГ многослойных моделей головы. IEEE Trans. Биомед. англ. 55, 1454–1456. doi: 10.1109/TBME.2007.912427

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Уолтерс, Ч. Х., Анвандер, А., Tricoche, X., Weinstein, D., Koch, M.A., and Macleod, R.S. (2006). Влияние анизотропии проводимости ткани на поле ЭЭГ/МЭГ и вычисление обратного тока в реалистичной модели головы: исследование моделирования и визуализации с использованием моделирования методом конечных элементов с высоким разрешением. НейроИзображение 30, 813–826. doi: 10.1016/j.neuroimage.2005.10.014

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Залески, А., Форнито, А., и Буллмор, Э. Т. (2010). Сетевая статистика: выявление различий в сетях мозга. Нейроизображение 53, 1197–1207. doi: 10.1016/j.neuroimage.2010.06.041

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Заторре, Р. Дж., Буффар, М., и Белин, П. (2004). Чувствительность к слуховым характеристикам объекта в височной коре головного мозга человека. J. Neurosci. 24, 3637–3642. doi: 10.1523/jneurosci.5458-03.2004

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Цзэн, К. (2015). Генерация ключей физического уровня в беспроводных сетях: проблемы и возможности. IEEE Комм. Маг. 53, 33–39. doi: 10.1109/mcom.2015.7120014

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Искусственные материалы теперь равны по весу всей жизни на Земле

Экологи часто говорят, что человечеству необходимо уменьшить свой планетарный след. Теперь новое исследование продемонстрировало, насколько огромен этот след.

В то время как масса форм жизни на Земле составляет около 1,1 трлн метрических тонн (1,2 трлн тонн США) и не сильно изменилась за последние годы, так называемая «антропогенная масса» искусственных материалов растет экспоненциально. Масса всего, что построили и сделали люди, от бетонных тротуаров и небоскребов из стекла и металла до пластиковых бутылок, одежды и компьютеров, сейчас примерно равна массе живых существ на Земле и может превзойти ее в этом году, согласно исследование опубликовано сегодня в журнале Nature .

Находка может подкрепить аргумент о том, что Земля вступила в антропоцен, предполагаемую геологическую эпоху, в которой люди являются доминирующей силой, формирующей планету. Как говорит старший автор исследования Рон Майло из Научного института Вейцмана в Реховоте, Израиль, мир переживает материальный переход, который «происходит не раз в жизни, а раз в эпоху.

Хотя это понимание носит скорее символический, чем научный характер, материальный масштаб человеческого предприятия помогает объяснить, как нам удалось трансформировать глобальные циклы питательных веществ, изменить климат и поставить на грань исчезновения множество видов.

Это не первая попытка оценить влияние человечества на планету. В 2016 году группа ученых оценила вес «техносферы», включая не только полностью искусственные здания и продукты, но и примерный вес земли и морского дна, которые мы выкопали, модифицировали или тралили, чтобы построить города, посадить урожай. , разводите скот и ловите рыбу.Они назвали цифру в 30 триллионов тонн. Другие недавние исследования отслеживали изменения только в биологическом мире, такие как количество углерода, хранящегося в растениях, или количество цыплят на планете.

Но, насколько известно авторам, не было проведено всестороннего анализа изменений веса искусственного и биологического миров одновременно, а по отдельности. Из-за этого ученым трудно провести сравнение яблок с яблоками или яблок с айфонами.

Взрыв материала

Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, Майло и его коллеги объединили несколько ранее опубликованных наборов данных о массе искусственных материалов и форм жизни и построили временную шкалу того, как они изменились с 1900 года по настоящее время. день. Команда получила оценки антропогенной массы за последние 120 лет из недавних работ в области промышленной экологии; спутниковые данные и глобальные модели растительности предоставили историческую информацию о глобальных сдвигах биомассы.Выводы были драматичными.

В начале 20-го века масса созданного человеком материала составляла 35 миллиардов тонн, или примерно 3 процента мировой биомассы. С тех пор антропогенная масса экспоненциально выросла примерно до 1,1 трлн тонн сегодня. В настоящее время он накапливается со скоростью 30 миллиардов тонн в год, что соответствует тому, что каждый человек на Земле еженедельно производит больше, чем его собственный вес.

В основном это бетон — любимый строительный материал человечества, за которым следуют гравий, кирпичи, асфальт и металлы.Если нынешние тенденции сохранятся, к 2040 году эти произведенные материалы будут весить более чем в два раза больше, чем вся жизнь на Земле, или около 2,2 триллиона тонн.

Между тем, примерно 90 процентов живого мира по весу составляют растения, в основном деревья и кустарники. Но в то время как люди производят все больше материалов каждый год, вес земных растений остается относительно стабильным из-за того, что авторы называют «сложным взаимодействием» обезлесения, отрастания леса и роста растительности, стимулируемого повышением уровня углекислого газа в атмосфере.

Результаты исследования предлагают яркую иллюстрацию влияния человечества в том смысле, в каком мы его раньше не видели, говорит Ян Заласевич, почетный профессор палеобиологии в Лестерском университете, который не участвовал в работе над статьей.

«Это дает другой взгляд на скорость и масштаб преобразования» земной поверхности человечеством, — говорит Заласевич. «Это вид перемен с высоты птичьего полета».

Геологическое воздействие

Этот вид с высоты птичьего полета может стать основой для дебатов о том, подтолкнула ли человеческая деятельность Землю к антропоцену, вопрос, который в настоящее время изучается Рабочей группой по антропоцену Международной комиссии по стратиграфии, группой экспертов, следить за геологической шкалой времени Земли.

Заласевич, который много лет возглавлял рабочую группу, говорит, что новая статья поддерживает концепцию о том, что антропоцен «реален в физическом смысле». Вещественные доказательства антропоцена сейчас «довольно обширны», говорит он, и, вероятно, оставят четкий след в летописи окаменелостей.

Хотя сравнение биологической и антропогенной массы является четким показателем нашего воздействия, важно отметить, что биомасса Земли также была сильно изменена человечеством. Как отмечается в исследовании, в начале сельскохозяйственной революции около 12 000 лет назад, до того, как люди начали расчищать обширные участки леса для возделывания земли, на Земле могло быть вдвое больше биомассы растений.Между тем, люди и их домашний скот теперь почти в 20 раз превышают по весу всех диких млекопитающих и птиц Земли.

когда-либо произведенного пластика (более 8 млрд тонн).

Майло говорит, что эти сдвиги в массе и составе биосферы Земли являются «еще одним аспектом воздействия человечества», который показывает наш «драматический эффект».

Эрл Эллис, ученый-эколог из Университета Мэриленда, округ Балтимор, говорит, что новая статья содержит «действительно хороший набор иллюстраций» воздействия человечества.Но он не думает, что мы можем точно датировать, когда живая и созданная руками человека масса Земли достигнет точки пересечения, как это пытается сделать исследование.

«Это не вопрос научной точности, поскольку существует так много способов вычисления подобных чисел и так много неопределенностей во многих из этих чисел», — написал Эллис в электронном письме.

Авторы также признают неопределенность данных, из-за которой трудно сказать, когда именно Земля станет более искусственной, чем биологической по массе. Ведущий автор Эмили Эльхачем говорит, что самая большая неопределенность заключается в текущей оценке биомассы растений.В исследовании также предполагается, что меньшая доля животной и микробной биомассы остается неизменной во времени, но это предположение может не подтвердиться будущими исследованиями.

Однако общая картина вряд ли изменится, даже если окончательные цифры немного изменятся, говорит Заласевич.

«Я уверен, что цифры могут меняться из-за разной статистики», — говорит он. «Но, учитывая масштаб разницы между началом 20-го века, серединой и концом 20-го века, а также сейчас, началом 21-го века, трудно понять, как можно изменить эту модель.

Западный университет

Man|Made — это захватывающая групповая дискуссионная программа из 5 сессий, организованная ANOVA и предназначенная для мужчин, чтобы помочь им найти свой голос и использовать его, чтобы изменить себя и свое сообщество.

Что охватывает программа?

В формате организованного обсуждения исследуется ряд тем, в том числе, как может выглядеть мужественность, как вступать в здоровые отношения, как ориентироваться в близости, а также понимать согласие.Участники могут научиться определять и выполнять свою роль, помогая положить конец насилию в отношении женщин. Многие из наших прошлых участниц завершили группу с лучшим представлением о том, как поддержать переживших насилие женщин в их жизни и стать частью сообщества, которое выступает против насилия в отношении женщин.

Для кого эта программа?

Мы поощряем участие общественных лидеров, университетских спортсменов и всех, кто хочет участвовать в обсуждении согласия, союзничества мужчин и повышения осведомленности о насилии в отношении женщин.Эта программа открыта для всех, кто идентифицирует себя как мужчина. Посещаемость будет идти на счет западной совместной учебной записи участника. Для получения дополнительной информации об ANOVA и услугах, которые они предлагают, посетите их веб-сайт здесь.

Регистрация

Регистрация на зимнюю сессию 2022 года теперь доступна на Western Connect. Количество свободных мест ограничено.

Занятия пройдут в следующие даты:

Неделя 1: 27 февраля, 17:00
Неделя 2: 6 марта, 17:00
Неделя 3: 13 марта, 17:00
Неделя 4: 20 марта, 17:00
Неделя 5: 27 марта, 17:00

Отзывы

«Программа Man|Made в Western — это фантастическая возможность для мужчин собраться вместе в безопасной, закрытой обстановке и обсудить вопросы, которые так часто не обсуждаются публично мужчинами. Я многое узнала о согласии и его формах, сексуальных темах в СМИ, а затем смогла увидеть, как это применимо в реальной жизни, посетив мероприятие, призванное обеспечить безопасную обучающую среду для женщин. Любым мужчинам, рассматривающим возможность использования этой программы, я очень рекомендую ее. Вы встречаетесь с друзьями, получаете бесплатную еду и даже узнаете несколько отличных советов по отношениям — сексуальным или нет — с другими.»

«Для меня группа Man|Made Group была ценна, потому что она позволяла нам обсуждать личные темы с другими учениками, которые отличались от меня.Обсуждать поп-культуру и гендерную динамику в мире, где становится все труднее понять, что значит быть мужчиной, крайне полезно. Группа Man Made определенно ценна.»

Природные и техногенные катастрофы: теории, экономика и политические разработки

Подробное объяснение математических теорий, философии и экономики катастроф с точки зрения того, как человечество должно быть готово к событиям с катастрофическими последствиями

от философии до экономики и политики. Он является академическим и прикладным в своем подходе, предлагает как эмпирические данные, так и академические размышления, чтобы дать новый взгляд на постоянно развивающуюся тему, и предоставляет множество примеров государственной политики и реагирования на катастрофы со всего мира.

Природные и техногенные катастрофы: теории, экономика и разработка политики начинается с ознакомления читателей с многочисленными природными и техногенными катастрофами и тем, как теории катастроф сыграли ключевую роль в разработке политики и мер реагирования на них.В нем обсуждаются ураганы, землетрясения, ядерная катастрофа, столкновение с астероидом, Большой адронный коллайдер, искусственный интеллект, неуправляемые роботы, глобальное потепление, инфекционные заболевания без антител и биотерроризм. Он разъясняет ключевые математические и научные теории, такие как теория катастроф, хаос, сингулярность, фрактал, переломный момент, неограниченная дисперсия, толстый хвост и постоянная Фейгенбаума, касающиеся катастроф. Далее в книге рассматриваются древние и современные философии, сыгравшие решающую роль в понимании человечеством последствий катастроф.В книге критически построена экономика катастрофических событий: 1) путем объединения литературы о катастрофах в области естественных наук, научных теорий и философии; 2) путем построения глобальных эмпирических данных о катастрофах и аналитических моделей с использованием исторических данных об ураганах и землетрясениях; 3) и путем критического анализа политического опыта, связанного с вышеупомянутыми катастрофическими событиями.

  • Закладывает основу для экономического анализа и разработки политики в отношении потенциальных катастроф, угрожающих человечеству/вселенной
  • Включает множество примеров государственной политики и поведенческих реакций на катастрофы со всего мира исследования, модели и концепции катастроф
  • Синтезирует литературу о катастрофах по математическим теориям, философским традициям, экономическому анализу, политическим исследованиям и современным проблемам.

Природные и техногенные катастрофы: теории, экономика и разработка политики — важная книга для студентов, преподавателей, специалистов и политиков, занимающихся экологическими исследованиями и реагированием на стихийные бедствия.

Управление нашими искусственными экосистемами

В современном обществе мы проводим большую часть времени бодрствования и сна в зданиях. Наши объекты представляют собой искусственные экосистемы — обширные совокупности взаимозависимых живых и неживых компонентов.Объекты стали основной средой обитания для человеческого вида.
По мере того, как технологии развиваются рекордными темпами, наши искусственные экосистемы становятся все более сложными и изощренными. Эти сложные коллекции материалов, инфраструктуры, машин и людей с бесчисленными пространственными и временными отношениями и зависимостями требуют все более сложных инструментов, помогающих нам проектировать их и управлять ими.
Признание объектов средой обитания современного человека ведет к революции в управлении объектами. ГИС-технология разработана специально для управления и анализа пространственных отношений и предлагает множество преимуществ для специалистов по управлению объектами. Кажется логичным управлять, моделировать и проектировать нашу новую искусственную экосистему с помощью тех же проверенных и надежных инструментов, которые используются для управления, моделирования и проектирования традиционных экосистем. И это уже происходит.

Персонал города Масдар использует ГИС для моделирования информации о здании на протяжении всего жизненного цикла проекта. ГИС уже давно используется для измерения воздействия объекта на естественную экосистему, но сегодня он все чаще используется для планирования, управления и эксплуатации искусственной экосистемы, которой является объект.Руководители объектов обнаруживают, что эти мощные инструменты ГИС, успешно используемые в течение многих лет в таких областях, как анализ окружающей среды и ландшафтное планирование, также поддерживают широкий спектр приложений внутри и снаружи зданий и сооружений — таких приложений, как планирование операций, управление чрезвычайными ситуациями, ADA. соблюдение нормативных требований, планирование безопасности/безопасности, использование и оптимизация пространства и многое другое. Фактически, ГИС можно использовать на протяжении всего жизненного цикла объекта — от размещения, проектирования и строительства до текущего использования, технического обслуживания и адаптации и, в конечном итоге, до закрытия, перепрофилирования и утилизации.
В последние несколько лет наблюдается большой интерес к интеграции информационных моделей зданий (BIM) с ГИС. Эти детализированные 3D-представления зданий можно импортировать в ГИС, интегрировать с существующей базой данных ГИС, синтезировать с устаревшими 2D-данными САПР и использовать для визуализации и анализа в масштабе здания или объекта.
Возникает понимание того, что ГИС можно распространить на застроенную среду отдельных зданий и кампусов. Интеграция данных BIM в модели данных ГИС дает возможность использовать эту информацию с помощью инструментов и приложений геообработки и визуализации. В ArcGIS 10 мы расширили модель данных и 3D-инструменты для поддержки BIM и других 3D-абстракций зданий, и мы видели, как правительственные организации, такие как Национальные институты здравоохранения, а также ряд университетов и организаций здравоохранения интегрировали свои BIM и 3D-технологии. создание моделей с помощью ГИС для лучшего анализа и управления своими объектами.

[ширина iframe=”480″ высота=”270″ src=http://video.esri.com/iframe/56/000000/width/480/0/00:00:00 frameborder=”0″ прокрутка=” нет»»] «Практические соображения по интеграции BIM и ГИС», презентация Джона Пшибылы на саммите GeoDesign 2010.

В Абу-Даби компания Masdar City использует комбинацию BIM и ГИС для планирования и проектирования зданий и инфраструктуры. А в рамках проекта «Новый город» в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли в Вирджинии проектировщики зданий работают с ГИС и управляющими объектами для разработки функциональной совместимости BIM и ГИС. Организации с крупными и небольшими портфелями зданий, государственных или частных, извлекают выгоду из этой возможности с помощью приложений для поддержки планирования объектов, эксплуатации и обслуживания, использования пространства и управления перемещением, аварийного планирования, управления энергопотреблением и устойчивостью и многого другого. Esri активно развивает свою платформу не только для этих приложений, но и для других 3D-приложений в пространстве GeoDesign.
Интеграция BIM и ГИС касается не только здания или объекта; речь идет о взаимоотношениях между природными и искусственными экосистемами. Наша задача состоит в том, чтобы спроектировать наши искусственные экосистемы так, чтобы они приносили максимальную пользу обществу, сводя к минимуму краткосрочное и долгосрочное воздействие на природную среду. Как интеграционная платформа для управления и анализа всех пространственных объектов, я считаю, что ГИС может справиться с этой задачей.
Ссылки по теме:

Искусственные генетические инструкции впервые дают живые клетки

Эта история была обновлена ​​в 17:00.

Первый микроб, живущий исключительно за счет генетического кода, синтезированного людьми, начал размножаться в лаборатории Института Дж. Крейга Вентера (JCVI). Согласно онлайн-отчету, опубликованному 20 мая журналом Science , Вентер и его коллеги использовали синтетический геном — набор генетических инструкций для жизни — для создания и эксплуатации нового синтетического штамма бактерий Mycoplasma mycoides .

«Это первая самовоспроизводящаяся клетка на планете, имеющая компьютер в качестве родителя, — сказал Дж. Крейг Вентер на брифинге для прессы 20 мая. код.»

За последние 15 лет геномы тысяч организмов были секвенированы и помещены в базы данных. «Мы называем это оцифровкой биологии», — сказал в интервью журналу Scientific American молекулярный биолог JCVI Дэниел Гибсон. «Теперь мы показываем, что можно обратить это вспять и синтезировать клетки, исходя из этой оцифрованной информации…Мы называем клетку, которую мы создали, синтетической клеткой, потому что это клетка, контролируемая геномом, собранным из химически синтезированных фрагментов ДНК». , цитозин, гуанин и тимин, которые затем были собраны в рабочий геном, который может успешно производить белки, обеспечивающие жизнь.Используя участки ДНК, известные как кассеты, длиной примерно 1000 пар оснований, исследователи собрали упрощенную версию М. .mycoides геном с нуля в последовательности клеток E. coli и дрожжей. Окончательный синтетический геном длиной более миллиона пар оснований был затем вставлен в существующую клетку Mycoplasma capricolum . Затем синтетическая клетка продолжала вести себя как M. mycoides , производя белки в соответствии с инструкциями, закодированными синтетическим геномом, и даже делилась и росла.

«Это большое дело», — говорит о достижении генетик и разработчик технологий Джордж Черч из Гарвардской медицинской школы.«Это не добавочный, но и не окончательный вариант», отмечая, что другие группы уже поставляют полезные продукты из частично реконструированных геномов, таких как биотопливо из сконструированной E. coli .

Инженер-биолог Дрю Энди из Стэнфордского университета разъяснил, как следует думать об этом творении. «Это не генезис, это не то, что мыши вылупляются из кучи грязных тряпок в углу», — говорит он. «Правильное слово — «поэзис», человеческая конструкция. Теперь мы можем перейти от информации к воспроизводящемуся организму. Это ставит перед нами перчатку, чтобы научиться создавать геномы». Synthetic Genomics и Министерство энергетики США и др. Исследователи начали с намерения синтезировать геном Mycoplasma genitalium , который имеет наименьший из известных наборов естественных генетических инструкций.Но медленный рост этого организма и другие свойства заставили их отказаться от него в пользу генетически более сложных родственников, таких как M. mycoides и M. capricolum . Для упрощения они удалили 14 генов из природных геномов M. mycoides , оставив после себя сотни.

Затем исследователи не смогли найти способ переноса геномов от одного вида бактерий к другому, в конечном итоге задействовав дрожжи в качестве промежуточной станции сборки, упрощая манипуляции с генетическим материалом и преодолевая естественное сопротивление микробов воздействовать на их ДНК.Дрожжи также многократно копируют синтетический геном со своим собственным, чтобы оставить запасные части для экспериментов, добавляя при этом свои собственные генетические повороты, такие как восемь однонуклеотидных полиморфизмов, которые теперь обнаруживаются в синтетическом геноме. На самом деле между синтетическим геномом и его природным аналогом всего 19 различий в нуклеотидной последовательности. И до сих пор обмен геномами возможен только между близкородственными видами. «Прямо сейчас мы не знаем, насколько филогенетически далеко могут быть донор и реципиент», — сказала микробиолог JCVI Кэрол Лартиг на брифинге 20 мая.

Но как только этот синтетический геном был вставлен, потенциальная клетка-хозяин вышла из строя, «и мы не знали почему», — говорит Гибсон. Перепроверив весь геном ген за геном, они обнаружили фатальную ошибку после трех месяцев работы: единственное отсутствующее основание в гене днкА , которое необходимо для жизни. «Точность очень важна, — сказал Вентер. «Есть части генома, где он не может допустить даже одной ошибки».

Конечно, остальная часть исходной клетки остается «естественно» созданной, начиная с цитоплазмы и ниже, но миллиарды дочерних клеток полностью собраны из белков, кодируемых синтетическим геномом.После того, как 26 марта усовершенствованный синтетический геном M. mycoides был вставлен в M. capricolum , он запустил механизмы естественной клетки и принялся за дело, живя, производя белки и, в конечном счете, делясь и процветая. К 29 марта исследователи обнаружили процветающую голубую колонию M. capricolum , живущих как искусственно управляемые M. mycoides . «Клетки только с синтетическим геномом самовоспроизводятся и способны к логарифмическому росту», — пишут исследователи, и растут «немного быстрее», чем их естественные сверстники.

Вентер и его коллеги также включили в код четыре «водяных знака», чтобы отличить синтетический микроб, получивший название Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0, от природных организмов, в том числе 46 имен ученых, внесших вклад в синтетический геном, адрес электронной почты и веб-сайт, основанный на коде, полученном из четырех букв оснований и 64 комбинаций четырех букв или триплетов, возможных в генетическом коде. «Когда вы вставляете текст на английском языке в [код], он генерирует очень частые стоп-кодоны в генетическом коде и не производит больших белков», — сказал микробиолог JCVI Гамильтон Смит, лауреат Нобелевской премии по медицине. «Он разработан, чтобы быть биологически нейтральным».

Гибсон добавляет: «Если кто-то сможет перевести последовательности водяных знаков, они смогут отправить нам электронное письмо и доказать, что они расшифровали последовательности».

Созданный человеком генетический код также включает в себя три цитаты: «Жить, ошибаться, падать, торжествовать и воссоздавать жизнь из жизни» Джеймса Джойса; «видеть вещи не такими, какие они есть, а такими, какими они могли бы быть» от Роберта Оппенгеймера через Школу этической культуры в Нью-Йорке; и «то, что я не могу построить, я не могу понять» от физика Ричарда Фейнмана.

Что касается первых синтетических клеток, то сейчас они бездействуют в морозильной камере JCVI. «Если есть музей клеток, мы можем его подарить», — сказал Вентер. «Если нам это нужно, мы можем разморозить его, и он снова начнет воспроизводиться».

Что может пойти не так
Сам факт управляемой человеком жизни в лаборатории вызывает собственные опасения, в том числе возможность того, что синтетическая жизнь вырвется из лаборатории и истребит своих естественных родственников или заразит их синтетической ДНК посредством горизонтального переноса генов. Были предложены различные методы борьбы с этим, в том числе создание генетических последовательностей, которые не могут существовать в природе, создание слабых мест в искусственных клетках или даже вставка генов-самоубийц, которые убивают организм, если его удаляют из лабораторной среды. «Мы зависим от водорослей из-за изрядного количества кислорода, которым мы дышим, было бы плохо, если бы мы это испортили», — отметил Вентер.

Искусственные творения, скорее всего, будут хрупкими по сравнению с их крепкими природными аналогами, которые были созданы в результате миллиардов лет эволюции и конкуренции, отмечает Черч, но он также призывает к строгому контролю, который должен быть встроен в процесс работы с или создание таких синтетических организмов.«Первая гарантия заключается в том, чтобы другие люди проверяли работу, которую вы собираетесь выполнить, чтобы не один человек придумывал идею на скамейке», — добавляет Энди. «Это система приятелей, если хотите».

В конце концов, ученые JCVI «теперь готовы создавать различные организмы», — говорит Гибсон. «Мы хотели бы использовать доступную информацию о секвенировании и создать клетки, которые могут производить энергию, фармацевтические препараты, промышленные соединения и улавливать углекислый газ».

На самом деле, Вентер надеется использовать эти методы, чтобы начать синтез противовирусных вакцин в течение нескольких дней, а не недель или месяцев.«У нас есть постоянное финансирование от [Национальных институтов здравоохранения] в программе с Novartis для использования этих новых инструментов синтетической ДНК, возможно, для создания вакцины против гриппа, которую вы можете получить в следующем году», — сказал Вентер, а также для разработки вакцин против вирусов, которые ранее избегали лечения из-за их способности быстро мутировать, например, риновирус (простуда) и ВИЧ (СПИД). И исследователи надеются изменить как минимум 2 миллиона пар оснований генома водорослей, чтобы помочь им более эффективно превращать солнечный свет и CO2 в углеводороды.

Работа с еще более сложными геномами остается сложной задачей, поэтому многие участвующие исследователи теперь сосредоточатся на попытке создать простейший из возможных геномов, в котором все еще может существовать жизнь.