211service.com
Pirmais solis ceļā uz atmiņas protēzi
Pētnieki ir izstrādājuši pirmo atmiņas protezēšanas ierīci - neironu implantu, kas žurkām atjaunoja zaudēto smadzeņu darbību un uzlaboja īstermiņa atmiņas saglabāšanu. Lai gan cilvēku pārbaude joprojām ir tāls mērķis, implants sniedz pierādījumus tam, ka smadzeņu sarežģīto neironu kodu var interpretēt un reproducēt, lai uzlabotu kognitīvo funkciju.
Atmiņas mikroshēma: Mazā mikroshēma šī implanta centrā izmanto algoritmu, lai pārveidotu ienākošos neironu signālus izejošos impulsos, kas var palīdzēt žurkām atmiņai. Pētnieki cer, ka implants būs pirmais solis ceļā uz atmiņas protēzi cilvēkiem.
Ierīce, kas sastāv no mazas mikroshēmas un 32 elektrodu komplekta, apvieno matemātiku un neirozinātnes. Tās pamatā ir algoritms, kas atšifrē un atkārto neironu kodu, ko viens smadzeņu slānis nosūta citam. Implanta atjaunotā funkcija ir ierobežota — žurkas spēja atcerēties, kuru no divām svirām tās bija nospiedušas. Taču tā veidotāji uzskata, ka ierīci pēc tāda paša principa kādu dienu varētu izmantot, lai uzlabotu atmiņu cilvēkiem, kuri cieš no insulta, demences vai citiem smadzeņu bojājumiem.
Veik Foresta universitātes neirofiziologs Semjuels Dedvailers vispirms apmācīja žurkas nospiest divas dažādas sviras pēc kārtas. Dzīvnieki iemācījās nospiest vienu sviru, kā tā viņiem tika pasniegta, un pēc kavēšanās atcerēties, kuru viņi nospieda, un izvēlēties otru otrreiz. Kamēr žurkas veica uzdevumu, divi minūšu elektrodu komplekti reģistrēja atsevišķu neironu aktivitāti hipokampa labajā un kreisajā pusē — smadzeņu apgabalā, kas konsolidē īstermiņa atmiņu, apstrādājot informāciju, kad tā iet cauri vairākiem slāņiem. 16 elektrodu komplekts - astoņi labajā pusē, astoņi kreisajā pusē - uzraudzīja signālus, kas tika nosūtīti no neironiem hipokampa apgabalā, ko sauc par CA3 slāni, un vēl 16 pārraudzīja apstrādātos signālus, ko saņēma neironi CA1 slānī.
Kopā ar Teodors Bergers , biomedicīnas inženieris un neirozinātnieks Dienvidkalifornijas Universitātē Deadwyler raksturoja neironu aktivitātes modeli, kas saistīts ar pareizu reakciju - modeli, kas norāda uz stabilas īstermiņa atmiņas veidošanos. Pētnieki stimulēja nervus tādā pašā veidā un atkārtoti pārbaudīja žurkas. Šoreiz dzīvnieki pieļāva mazāk kļūdu un spēja atcerēties, kura svira jāpiespiež arī pēc ilgākas kavēšanās. Kad pētnieki spēra soli tālāk, novēršot atmiņas veidošanos ar nervu bloķējošām zālēm, viņi atklāja, ka žurkas joprojām var atcerēties, kuru sviru nospiest, ja tās tiek stimulētas ar nervu impulsu modeli.
Tas ir aizraujošs demonstrējums par iespējām, kas mums ir tagad, ne tikai nolasīt smadzeņu neironu aktivitāti, bet arī manipulēt ar to, saka. Čārlzs Vilsons , neirozinātnieks un emeritētais profesors Kalifornijas Universitātē Losandželosā, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Cerams, ka tas varētu būt klīniski noderīgs nākotnē.
Daļa no izaicinājuma, veidojot protēzi, bija izstrādāt ierīci, kas galu galā varētu palīdzēt atsaukt atmiņā daudzu veidu atmiņas. Tam bija jāiemācās atkārtot hipokampa aktivitātes. Tā vietā, lai glabātu konkrētas atmiņas, hipokamps tās nodod smadzeņu ilgtermiņa atmiņai, pārvēršot tās formā, ko spēj saglabāt ilgtermiņa atmiņa. Tāpat algoritms nesaglabā konkrētus piemērus — kā tīrīt zobus, kā atrast ceļu uz mājām —, bet tā vietā izveido noteikumu kopumu, līdzīgi tiem, ko balss atpazīšanas programma varētu izmantot, lai tulkotu vienu valodu citā. Mēs nemēģinām saprast valodu, saka Bergers. Vai, pamatojoties uz dzirdēto, mēs varam tulkot kaut ko no krievu valodas uz ķīniešu valodu, nezinot ne vienu, ne otru?
Bergers un Dīdvailers tagad strādā, lai palielinātu neironu skaitu, ko viņi var uzraudzīt, un virzītu savus pētījumus par primātiem, kas nav cilvēkveidīgie primāti – nākamie soļi garajā ceļā uz cilvēka implanta izstrādi. Mums jau ir tehnoloģija un iespējas reģistrēt un stimulēt vienu cilvēku neironu; sastāvdaļas jau ir, saka Vilsons. Un tas, ka to varētu darīt ar dzīvniekiem, man liek domāt, ka līdzīgi varētu darīt arī cilvēkiem.