Smadzeņu inženierija

Pagājušajā gadsimtā ir vērojams liels progress mūsu izpratnē par tiem neironu skaitļošanas aspektiem, kurus var pētīt, eksperimentējot ar vienu vai dažām šūnām, piemēram, kā sinapses ļauj neironam runāt ar kādu no saviem kaimiņiem. Taču parādības, kas izraisīja daudzu neirozinātnieku interesi par smadzenēm, — mācīšanās, emocijas, apziņa un tādi noslēpumaini traucējumi kā depresija un šizofrēnija — joprojām ir grūti izskaidrojami, veicot eksperimentus tikai ar vienu vai pat dažām šūnām. Tūkstošiem vai miljoniem šūnu, kas darbojas kā kopums, ir atbildīgas par praktiski visu mūsu uzvedību, kā arī par tās traucējumiem.

Neironu ķēžu sarežģītības dēļ sistēmu neirozinātnes prakse joprojām ir izcila māksla. Papildus vienam neironam skaitļošanas detaļas paliek miglainas lielākajai daļai smadzeņu neironu ķēžu.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2007. gada marta numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Pirms kļuvu par neirozinātnieku, es mācījos par fiziķi un inženieri. Tāpēc es nolēmu mēģināt izgudrot rīkus, kas palīdzētu atrisināt vecās, neatlaidīgās normālo un patoloģisko smadzeņu problēmas. Esmu uzsācis jaunu pētniecības grupu MIT Media Lab, lai izstrādātu tehnoloģijas neironu aktivitātes kontrolei un izmantotu tās, lai atrastu un izstrādātu ķēdes elementus, kas veicina konkrētus stāvokļus un uzvedību. Mēs arī izmantosim šīs tehnoloģijas, lai izstrādātu mērķtiecīgākas un neinvazīvas stratēģijas smadzeņu darbības traucējumu novēršanai. Šie centieni var ļaut neirozinātniekiem labāk izprast saiknes starp neironu ķēžu darbību un tādiem apstākļiem kā depresija (skatīt Neironu kontrole).

2005. gadā man kopā ar kolēģiem Maksa Planka Biofizikas institūtā un Stenfordas Universitātē izdevās panākt, lai konkrēti neironi izšautu smailes, tieši reaģējot uz īsiem zilās gaismas impulsiem, neironos ekspresējot unikālu zaļās krāsas membrānas proteīnu. aļģes (sk. Mākslīgi šaujamie neironi, 2006. gada septembris/oktobris). Mana laboratorija izstrādā automatizētus protokolus šīs tehnikas un citu neironu kontroles rīku izmantošanai, ko mēs izgudrojam, lai sistemātiski atklātu ķēdes darbības un uzvedības modeļus, ko mediē konkrēts neirons vai neironu kopa. Mēs arī pētām sistemātisku neironu kontroles tehnoloģiju izmantošanu, lai koriģētu neiroloģiskos un psihiskos trūkumus un uzlabotu izziņu.

Mūsu smadzenes ir galvenā saskarne starp mums un pasauli. Šīs saskarnes tieša projektēšana var sniegt mums jaunu ieskatu par to, kā mēs jūtam sajūtas, izlemjam par darbībām un apzināmies sevi, kā arī iespējot jaunus saziņas veidus, neironu protēzes un kognitīvās darbības uzlabošanu. Jautājums par to, kā mēs subjektīvi piedzīvojam realitāti, ir viena no visu laiku lielākajām neatrisinātajām problēmām, un, lai atbildētu uz to, būs nepieciešami jauni rīki un sadarbība starp disciplīnām. Es uzskatu, ka šajos meklējumos neiroinženieru prasmes un pūles būs būtiskas.

Edvards Boidens ir docents MIT Media Lab, kur viņš vada jauno Neiroinženierijas un Neuromedia Lab.

paslēpties