Neural protese har til formål at øge hukommelsen - Physics World

Neural protese har til formål at øge hukommelsen - Physics World

Tidsstempel: 7. marts 2024 kl. 5:30

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-caption="Opgave til billedgenkaldelse Forskerholdet leverede neurostimulering til undersøgelsesdeltagere under visuel genkendelseshukommelsesopgaver og fandt væsentlige ændringer i, hvor godt folk huskede billeder. (Med høflighed: Wake Forest University School of Medicine)”>
Hukommelsesopgaver med visuel genkendelse
Opgave til billedgenkaldelse Forskerholdet leverede neurostimulering til undersøgelsesdeltagere under visuel genkendelseshukommelsesopgaver og fandt væsentlige ændringer i, hvor godt folk huskede billeder. (Med høflighed: Wake Forest University School of Medicine)

Et elektronisk protesesystem kan hjælpe mennesker med nedsat hukommelse – på grund af Alzheimers sygdom, traumatisk hjerneskade eller epilepsi – med at huske specifik information. Den nye teknologi, der udvikles af forskere på Wake Forest University School of Medicine og University of Southern California, arbejder på hippocampus, en del af hjernen, der er involveret i at skabe nye minder.

Hjerne-computer-grænseflader, såsom robotlemmer, etablerer kommunikation mellem hjernen og en ekstern enhed. Hippocampus (mennesker har faktisk to hippocampi, en i hver hjernehalvdel) kan til en vis grad dyrke nye neuroner. Men videnskabsmænd har ikke fundet en måde at reparere skader på hippocampus. Den neurale protetik udviklet af forskerne bruger modeller afledt af hippocampus elektriske aktivitet til at stimulere genkaldelse.

"De fleste hjernekontrolgrænseflader har været afhængige af, at hjernen har fundet ud af, hvordan man håndterer input fra ting. Vi arbejder på, hvordan vi kan finde ud af, hvordan vi matcher det, hjernen gør,” siger Brent Roeder, en forsker ved Wake Forest, som har arbejdet på projektet i næsten et årti. "Vi er ved at finde ud af, hvad er de mulige måder at forbedre hukommelsesfunktionen på, og hvilke måder fungerer bedst for hvilke mennesker og hvilken type tilstande?"

Kodnings- og afkodningshukommelse

I en undersøgelse offentliggjort i 2018 i Journal of Neural Engineering, stimulerede holdet neuroner i hippocampus i realtid ved hjælp af en multi-input multi-output ikke-lineær matematisk model. "[I den undersøgelse var modellen] ligeglad med, hvad du prøvede at huske ... den prøvede bare at hjælpe din hippocampus til at fungere bedre," forklarer Roeder.

I deres seneste arbejde, rapporteret i Grænser inden for Computational Neuroscience, isolerede forskerne elektrisk aktivitet til specifikke neuroner og brugte derefter denne information til at stimulere hippocampus for at se, om det kunne hjælpe folk med at huske specifikke billeder bedre.

Undersøgelsen omfattede 14 voksne - som alle havde en diagnose af epilepsi og deltog i en diagnostisk hjernekortlægningsprocedure, hvor elektroder blev placeret i mindst én hippocampus. Deltagerne blev vist forskellige kategorier af billeder (dyr, bygning, anlæg, værktøj eller køretøj) i en visuel forsinket match-til-prøve hukommelsesopgave. Forskerne identificerede almindelig neural aktivitet i hippocampus for hver billedkategori og brugte denne information til at udlede et matematisk beregnet, fast affyringsmønster. Dette affyringsmønster blev derefter brugt til at stimulere hippocampus under en visuel genkendelseshukommelsesopgave.

"Vi testede virkelig to ting i denne undersøgelse. Den første er, kan du stimulere til specifik information? Og det andet var, hvor gode er vi til at stimulere til den information, vi gerne vil stimulere?” siger Roeder. ”Så svaret på det første spørgsmål er ja, man kan stimulere til specifik information. Svaret på det andet spørgsmål er, ja, der er meget plads til forbedringer."

Forskerne observerede både stigninger og fald i hukommelsens ydeevne. I cirka 22 % af tilfældene var der forskel på, hvor godt deltagerne huskede billeder, de havde fået vist før. Når stimulation blev leveret på begge sider af hjernen, viste næsten 40 % af deltagerne med nedsat hukommelsesfunktion ændringer i hukommelsesydelsen.

“Det eksempel, jeg giver, er, at du har set en tjener bære en bakke på fingrene. De understøtter ikke hele bakken, de understøtter en del af bakken. Men fordi de dele af bakken er forbundet med resten af ​​bakken, løfter de hele bakken,” forklarer Roeder. "Vores hukommelse er associativ. Vi forsøger ikke at understøtte hele hukommelsen – vi forsøger at understøtte en del af den neurale aktivitet for at booste hele hukommelsen."

Forskerne konkluderer, at der kan have været mere overlap mellem billedkategorier, end de havde regnet med (f.eks. findes dyr ofte i nærheden af ​​planter). At gøre billedkategorier mere distinkte ved at vise farver eller retninger i stedet for billeder, for eksempel, kunne hjælpe med at forbedre ydeevnen af ​​den elektroniske protese.

"Nu hvor vi ved, at det er muligt... er det bare et spørgsmål om at blive bedre til det," siger Roeder.

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden