211service.com
Sākas darbs pie smadzeņu stimulatora, lai labotu atmiņu
Dažiem no aptuveni 10 miljoni cilvēku visā pasaulē ar traumatisku smadzeņu traumu (TBI) jaunu atmiņu veidošana un saglabāšana var būt viena no grūtākajām lietām, ko viņi paveiks vienas dienas laikā. Tagad iedomājieties smadzenēs implantētu ierīci, kas var palīdzēt tām kodēt atmiņas ar nelielu elektriskās strāvas triecienu palīdzību.
Rentgenā redzami EEG reģistrējošie elektrodi zem epilepsijas pacienta galvaskausa.
Pirmie soļi ceļā uz šādu atmiņas neiroprotezēšanu tiek veikti Pensilvānijas Universitātē, kur pētnieki ir sākuši smadzeņu operācijas pacientu testus, lai mēģinātu atrast un ietekmēt procesus, kas kontrolē atmiņas veidošanos.
Kad cilvēki gūst smadzeņu traumas, notiek vairākas lietas. Neironi var tikt bojāti no sākotnējā trieciena vai no zilumiem vai pietūkuma smadzenēs pēc tam. Aksoni, kas savieno smadzeņu reģionus, trieciena laikā var tikt stipri sašķobīti, dažos gadījumos burtiski atdaloties no neironiem.
Smadzenes ir sarežģīts neironu tīkls, kuriem visiem ir jāsazinās savā starpā, saka Metjū Kiršens, Filadelfijas Bērnu slimnīcas bērnu neirologs, kurš nav iesaistīts Penn pētījumā. Viss, kas jums nepieciešams, ir neliels traucējums aksonu procesā un tiek traucēta atmiņa.
Pensilvānijas komanda ir viena no vairākām Amerikas Savienotajās Valstīs, ko pagājušajā gadā finansēja Pentagona pētniecības aģentūra DARPA, lai izstrādātu un izveidotu stimulatorus, kas varētu ietekmēt izziņu, nepārtraukti reģistrējot smadzeņu darbību un bloķējot noteiktas smadzeņu zonas ar mazām elektroenerģijas devām (sk. Militāro fondu smadzeņu un datoru saskarnes jūtu kontrolei).
Kognitīvā neirozinātnieka Maikla Kahana vadītā Penn komanda jau ir sākusi analizēt smadzeņu ierakstus pacientiem ar smagu epilepsiju. Ārstēšanas ietvaros šie pacienti zem galvaskausa saņem nelielu elektrodu sietu, ko viņi nēsā divas līdz septiņas nedēļas. Elektrodi savāc EEG ierakstus, ko izmanto, lai aprēķinātu, no kurienes viņu smadzenēs rodas krampji, gatavojoties operācijai, lai noņemtu bojātos audus.
Kamēr viņi tiek ārstēti, daži pacienti arī brīvprātīgi vēlas ļaut Kahanai viņus izpētīt, spēlējot atmiņas spēles datorā. EEG elektrodi reģistrē desmitiem tūkstošu neironu vidējo elektrisko aktivitāti uzreiz; Kahana saka, ka daži šādi izmērīti smadzeņu viļņi ir saistīti ar atmiņas funkciju.
Saikne starp EEG svārstībām un atmiņām nav skaidra, taču Penn pētniekiem ir aizdomas, ka noteiktas frekvences varētu piedāvāt marķieri tam, cik labi cilvēks atcerēsies lietas. Tie ietver tā sauktās teta svārstības — neironu aktivitātes veidu hipokampā, vienā smadzeņu reģionā, kas aktīvi veido jaunas atmiņas. Manuprāt, tie ir vissvarīgākie atmiņas veidošanā, un tie bieži atrodas hipokampā, saka Džošs Džeikobs, Kolumbijas universitātes biomedicīnas inženierijas profesors, kurš strādā pie projekta.
2013. gadā Kalifornijas Universitātes Deivisas pētnieki radīja smadzeņu traumas 56 žurkām, būtiski mazinot to teta svārstības. Pēc tam viņi parādīja, ka mediālā starpsienas kodola, kas ir daļa no smadzeņu hipokampu reģiona, elektriskā stimulēšana palīdzēja žurkām ātrāk izkļūt no labirinta.
Ja Penn komanda spēs identificēt atmiņas veidošanās marķierus, tā mēģinās tos ietekmēt, stimulējot smadzenes ar mazām elektrības devām. Mērķis ir pārbaudīt, vai ir iespējams pierunāt smadzeņu shēmas jebkurā stāvoklī, kas atspoguļo konkrēta pacienta labāko iespējamo atmiņas funkciju.
Kahana, kas ir universitātes skaitļošanas atmiņas laboratorijas direktore, saka, ka ir pāragri teikt, vai ideja darbosies. Viņš saka, ka mēs vēlamies, lai smadzenēs būtu noteikts elektriskās aktivitātes modelis. Tas ir liels lēciens [teiksim], ka mēs varam to kaut kādā veidā iedzīt šajā stāvoklī, nedaudz paspiežot to.
Elektrisko smadzeņu stimulāciju jau plaši izmanto, lai apturētu ar Parkinsona slimību saistīto fizisko trīci. Lai gan nav skaidrs, kāpēc šī tehnoloģija darbojas, daži domā, ka tā darbojas, lai nomāktu pārmērīgi uzbudinātus neironus. Apmēram 125 000 cilvēku ir saņēmuši dziļo smadzeņu stimulatorus; gandrīz visas ierīces ražo Mineapolisas medicīnas ierīču ražotājs Medtronic.
Medtronic ierīce izmanto vadu, lai stimulētu smadzenes ar vienmērīgiem elektrības impulsiem. Ierīce, ko Penn pētnieki cer izveidot ar Medtronic palīdzību, būs atšķirīga: Džeikobs saka, ka tā ierakstīšanai un stimulēšanai izmantos desmitiem elektrodu smadzenēs. Uzstādīšana varētu pielietot strāvu, lai izietu starp elektrodiem, kas var mainīt neironu aktivitāti reģionos starp tiem. Teorētiski jūs varētu ātri ierakstīt un izjaukt, lai pielāgotu atmiņas kodēšanas shēmas, saka Džeikobs.
Kopš 2000. gada vairāk nekā 270 000 ASV militārpersonu ir diagnosticēta TBI (sk. Smadzeņu traumas Irākā), saskaņā ar DARPA datiem, kas uzskata, ka steidzami nepieciešama efektīva ārstēšana, lai gan lielākā daļa ievainojumu nenotiek kara zonās. Penn komanda saka, ka tā plāno pavadīt divus gadus, pētot atmiņas signālus, un vēl divus gadus, izstrādājot ierīci. Kahana saka, ka klīniskie testi cilvēkiem varētu sekot, ja pētījumi būs veiksmīgi.