Некоторые из них остаются "тропинками", другие превращаются в "скоростные шоссе". В 2000 году Грингард и Кендел совместно со шведским фармакологом Арвидом Карлсоном (Arvid Carlsson) были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в первую очередь за открытие и исследование медленной синаптической передачи.
Интересно, что ключевые стадии формирования памяти примерно одинаковы у различных организмов. Поэтому механизмы, установленные на примере моллюсков, могут быть с высокой степенью достоверности перенесены и на млекопитающих, в том числе на человека. Кроме того, нервная система моллюсков достаточно проста, чтобы приблизиться к пониманию взаимодействия ее частей и формирования памяти (условных рефлексов).
Так, центральная нервная система морского зайца состоит всего из 20 тысяч нервных клеток, причем некоторые из них можно увидеть невооруженным глазом (для сравнения, головной мозг человека содержит около 100 млрд. нейронов, каждый из которых в среднем образует 10 тысяч синапсов с другими нейронами).
Именно этим объясняется интерес нейробиологов к аплизии. Моллюск многие годы является одним из основных объектов нейробиологических исследований (например, группа Глэнзмана "верна" аплизии уже четверть века).
Исследуя биохимические глубины процесса запоминания у морского зайца, калифорнийские ученые наткнулись на доселе неизвестное явление. Оказалось, что присоединение серотонина к постсинаптическому нейрону вызывает в последнем увеличение содержания ионов кальция. Затем эти ионы выделяются в синаптическую щель и мигрируют обратно к пресинаптической нервной клетке. Там ионы запускают процесс синтеза белков, которые также принимают участие в регулировании долговременного изменения структуры синапсов и образования новых связей.
Таким образом, Глэнзман с сотрудниками открыли обратную передачу сигнала от принимающего нейрона к передающему, происходящую в ответ на прямой нейромедиаторный сигнал. То есть, согласно результатам этого исследования, чтобы запустить вышеописанные процессы формирования долговременной памяти, мало дать "классический" прямой сигнал, нужно еще дождаться ответа в виде потока ионов кальция. Зачем нужна эта дополнительная стадия? По мнению Глэнзмана, такой механизм предотвращает долговременные изменения синапсов по "неуважительной" причине, то есть играет роль своеобразного фильтра, отсеивающего внешние стимулы, "недостойные" быть зафиксированными механизмом долговременной памяти. Обратный кальциевый сигнал — это своего рода подтверждение о запуске синтеза молекулярных структур, необходимых для сохранения информации в долговременной памяти — так мозг выбирает из всего потока важную информацию.
Пока не ясно, все ли метаботропные нейромедиаторы вызывают обратный сигнал или только серотонин. Неизвестен в деталях и механизм включения синтеза белка ионами кальция в пресинаптической клетке: по данным лаборатории UCLA, такое явление наблюдается впервые. Чтобы ответить на эти вопросы, сейчас активно ведутся исследования. Но ответы, скорее всего, приведут к новым вопросам, и так снова и снова… Во всяком случае, за более чем вековую историю изучения химической передачи сигналов в нервной системе до сих пор именно так и было.
Результаты исследований калифорнийских биологов опубликованы на сайте журнала Current Biology. Будем надеяться, что итоги работы группы американских ученых войдут в долговременную память научного сообщества.
Прикладная криптология
Прикладная криптологияАвтор: Киви Берд
Опубликовано в журнале "Компьютерра" N25-26 от 08 июля 2008 года
Криптология, как многие наверняка наслышаны, занимается не только шифрами и методами их вскрытия, но и множеством других проблем, так или иначе связанных с защитой и восстановлением информации. Поэтому нередки случаи, когда в реальных задачах прикладной криптологии собственно до анализа и вскрытия шифров дело вообще не доходит, но конкретные результаты все равно достигаются. Два примера из текущих ИТ-новостей наглядно демонстрируют этот на первый взгляд парадоксальный факт.
Первый сюжет связан с чрезвычайно актуальной и широко обсуждаемой ныне темой "сетевого нейтралитета" и роли компаний, обеспечивающих работоспособность сетевой инфраструктуры. Вправе ли они контролировать содержимое проходящего по каналам трафика, и если да, то до какой степени? Не дожидаясь итога этих дискуссий, многие интернет-провайдеры уже сегодня втихаря занимаются инспекцией пакетов и принудительным сужением (или "дросселированием") каналов для некоторых видов трафика, в первую очередь — для распространенных P2P-протоколов обмена файлами. Естественной реакцией на это со стороны пиринговых сетей стало шифрование пакетов.
Понятно, что сеанс зашифрованной связи просто так уже не проинспектируешь. Но вот недавно в Сети было опубликовано любопытное исследование[www.ing.unibs.it/~gringoli/ pub/PID578397b.pdf.], емонстрирующее программный инструмент, с помощью которого провайдеры могли бы целенаправленно блокировать или ограничивать шифрованный трафик своих абонентов, даже не имея возможности проанализировать защищенные данные.
Авторы работы, итальянские исследователи из Университета Брешии, нашли способ "слепой" классификации с точностью до 90% того типа трафика, что сокрыт в шифрованных пакетах сеансов SSH-соединений. Такой выдающийся результат достигнут с помощью алгоритма автоматического анализа, сопоставляющего размеры пакетов и интервалы между их доставкой. А собственно содержимое пакетов программу анализа совершенно не интересует.
Второй сюжет посвящен роли криптологии в аспектах, связанных с интернет-телефонией. Постоянно растущая популярность VoIP-технологий диктует необходимость поиска все более эффективных методов компрессии речи. Перспективное и сравнительно новое здесь направление (впрочем, хорошо известное любителям цифровой музыки) — сжатие с переменным битрейтом, при котором размер пакетов данных существенно варьируется. Происходит это потому, что для длинных и сложных гласных звуков частота отсчетов делается высокой, а для простых согласных частота сэмплирования заметно ниже.
Важнейшее достоинство данного метода сжатия в том, что он сохраняет качество звука, присущее высокому битрейту, но при этом снижает нагрузку на канал связи. Однако с точки зрения защиты информации эта технология не выдерживает никакой критики.
Группа исследователей из американского Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University) продемонстрировала, что сжатие с переменным битрейтом очень сильно ослабляет криптозащиту зашифрованных VoIP-потоков. Ученые показали, что достаточно измерять размер пакетов, даже не прибегая к их декодированию, чтобы с высокой точностью выявлять слова и фразы [Spot me if you can:Uncovering spoken phrases in encrypted VoIP conversations, 2008 IEEE Symposium on Security and Privacy, May 18 22, 2008.]. Программа анализа, разработанная авторами, пока не может восстановить весь разговор целиком, однако позволяет отыскивать конкретные словосочетания в зашифрованном потоке.
Алгоритм программы с помощью фонетического словаря разбивает искомую фразу на фонемы.
Затем фраза составляется из звуков, взятых из библиотеки образцов, а результат преобразуется в набор VoIP-пакетов. Полученная структура дает общее представление о том, как фраза может выглядеть в реальном VoIP-потоке. И когда нечто похожее по структуре выявляется в реальном сеансе IP-телефонии, программа тут же оповещает перехватчика о находке.
При тестовых испытаниях с перехватом реальной зашифрованной передачи программа верно выявляла и декодировала искомые фразы примерно в половине случаев. Результат, ясное дело, не очень впечатляющий, однако аккуратность метода подскакивала до 90%, если для поиска задавались длинные и сложные слова. Иначе говоря, эффективность подобной атаки намного выше, если перехватывается разговор профессионалов, насыщенный жаргонизмами. Как показывает анализ, в разговорах на профессиональном "диалекте" обычно много слов, которые сцепляются в длинные и относительно предсказуемые фразы.