Dacă cineva are un rinichi deteriorat, un donator poate să le ofere un organ de rezervă pentru ca ambele persoane să poată trăi. Ce se întâmplă dacă ai putea face ceva similar pentru un prieten cu un creier care nu reușește?
Continut Asemanator
- Cum poate ajuta un pește transparent să decodeze creierul
- Ar putea acest echipament cap să ajute la tratarea bolii Parkinson?
În experimentele de laborator recente, Miguel Nicolelis și colegii săi s-au topit creierul maimuțelor și șobolanilor, pentru a funcționa ca „creierele” - rețele partajate capabile să manipuleze în mod cooperativ un braț virtual și să ia calcule și decizii. Nicolelis speră că legarea creierului uman în acest fel ar putea dezlănțui o nouă serie puternică de instrumente neurologice care ar putea ajuta la vindecarea persoanelor cu afecțiuni de la Parkinson la paralizie.
„Încercăm un domeniu complet nou de reabilitare a creierului”, explică Nicolelis, directorul Centrului de Neuroinginerie al Universității Duke. „Vom încerca să acționăm pe circuitele creierului și să îmbunătățim efectiv activitatea funcțională a creierului.”
„Avem tendința să uităm că creierul este unul dintre cele mai puternice dispozitive computere dezvoltate vreodată”, adaugă Andrea Stocco de la Universitatea din Washington, care nu a fost implicată în cercetare. „Pentru lucrurile pe care a fost dezvoltat să le facă, precum sensul unei scene pe care o vedem pentru prima dată sau controlarea mișcărilor complexe ale membrelor noastre, este doar imbatabil. Acum, Nicolelis arată că putem combina puterea de calcul pe care creierul o are pentru a rezolva eventualele probleme greșit definite, care sunt cu adevărat greu pentru software-ul nostru, dar ușor de rezolvat hardware-ul nostru biologic, neuronii noștri. "
Interfețele creier-mașină sunt de aproximativ două decenii, iar tehnologia găsește utilizări într-o varietate de tratamente medicale. De exemplu, unele dispozitive folosesc puterea electrică a creierului, tradusă de un computer, pentru a permite oamenilor să controleze protetica sau să manipuleze un scaun cu rotile. Dar munca anterioară a implicat doar un singur operator. Nicolelis spera să învețe dacă mai mult de un subiect ar putea lucra împreună ca o interfață creier-mașină partajată pentru a îmbunătăți activitatea neuronală.
Echipa sa a echipat trei maimuțe cu electrozi implantați care monitorizau și înregistrau activitatea neuronală, care putea fi apoi combinată de un computer. Maimuțele erau amplasate în camere separate, fiecare având un afișaj digital pe care maimuța își putea folosi interfața creier-mașină pentru a manipula un braț virtual spre o recompensă. În unele teste, maimuțele au împărtășit controlul brațului, în timp ce în altele, fiecare a controlat mișcarea într-o anumită direcție. Niciuna dintre animale nu știa că colaborează pentru a mișca brațul. Uimitor, nu numai că au îndeplinit sarcina, ci s-au îmbunătățit cu practica.
„Se pare că, doar având feedback vizual și obținând o recompensă pentru efectuarea unei acțiuni, aceste animale își pot sincroniza de fapt creierul și pot învăța să răspundă cerințelor unei anumite sarcini”, spune Nicolelis, a cărei echipă a descris rezultatele săptămâna trecută în Rapoarte științifice .
„Maimuțele, care lucrau împreună, erau mai încet pentru a finaliza sarcina decât ceea ce oricare dintre ele ar putea face manipulând un joystick - dar învățau exact la fel de repede”, spune Stocco. „Este uimitor și pare să însemne că pentru creier, această problemă devine la fel de ușor de interpretat ca orice problemă de coordonare motorie senzorială. De la acest început bun, puteți vedea cum puteți crea sarcini mai complexe pe care maimuțele vor putea să le facă mai bine lucrând împreună decât oricare dintre ele ar putea face singure. "
Într-un experiment separat descris și în Rapoarte științifice, patru șobolani au fost legați fizic cu un microwire pentru a explora modul în care creierul lor a lucrat împreună ca o unitate în rețea pentru a rezolva o serie de probleme. Șobolanii au fost alimentați impulsuri electrice de informații și recompensate atunci când și-au sincronizat creierul. De asemenea, au primit date, cum ar fi temperatura și presiunea barometrică. Șobolanii au stocat, au preluat și au împărtășit aceste informații - permițându-le creierului să funcționeze mai bine la analize precum predicția vremii decât un singur șobolan fără fir.
„Ceea ce au făcut a fost să împingem cu adevărat plicul și mi s-a părut fascinant”, spune Stocco, care a făcut istorie în urmă cu doi ani, împreună cu colegul său Rajesh Rao, cu prima interfață de la creier de la distanță la om. Rao a trimis un semnal pe creier prin intermediul internetului care i-a mutat mâna lui Stocco chiar în timp ce stătea într-o cameră din campus.
Nicolelis sugerează că oamenii ar putea deja să se angajeze într-o formă naturală de partajare a creierului atunci când sunt supuși unui feedback comun - fără să-și dea seama că se întâmplă. „Lucrul interesant este că, probabil, acest lucru se întâmplă tot timpul cu noi. Când vizionăm un film într-un teatru, acest tip de feedback este, probabil, sincronizarea creierelor în public, astfel încât să avem acele reacții de grup, râzând sau plângând în aceleași momente ", spune el.
"De asemenea, poate explica de ce grupuri de oameni pot colabora pentru a atinge un obiectiv comun. Ca o echipă de sport, de exemplu, unde de multe ori ne uităm și spunem că o echipă joacă în sfârșit ca o echipă și nu ca o mulțime de persoane. Nimeni nu are de fapt pune mâna pe ceea ce este exact acea chimie care face o echipă de fotbal să joace mai bine. S-ar putea să găsim mecanismul - sincronizarea acțiunii creierului. "
Echipa sa lucrează acum la încercări de a transpune studiul maimuței la practici clinice neinvazive pentru a ajuta la reabilitarea oamenilor paralizați prin gândire și acțiune de grup.
„De exemplu, la pacienții mei paraplegici am observat că este foarte dificil să începeți antrenamentul folosind un semnal cerebral, deoarece creierul poate uita literalmente că aveți picioare”, explică el. Deci, o parte a acestei reabilitări neurologice este de a utiliza un alt creier pentru a reintroduce conceptul în creierul pacienților. Putem avea un terapeut fizic sau chiar rudele pacientului să ajute în timpul fazei de antrenament, combinând practic activitățile creierului cu activitățile cerebrale ale pacientului. ”
