Η νευρική προσθετική στοχεύει στην ενίσχυση της μνήμης - Physics World

<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="Εργασία ανάκλησης εικόνας Η ερευνητική ομάδα παρείχε νευροδιέγερση στους συμμετέχοντες στη μελέτη κατά τη διάρκεια εργασιών μνήμης οπτικής αναγνώρισης, εντοπίζοντας σημαντικές αλλαγές στο πόσο καλά οι άνθρωποι θυμούνται τις εικόνες. (Ευγενική προσφορά: Wake Forest University School of Medicine)”>

Ένα ηλεκτρονικό προσθετικό σύστημα θα μπορούσε να βοηθήσει τα άτομα με μειωμένη μνήμη –λόγω νόσου Αλτσχάιμερ, τραυματικού εγκεφαλικού τραυματισμού ή επιληψίας– να θυμούνται συγκεκριμένες πληροφορίες. Η νέα τεχνολογία, που αναπτύσσεται από ερευνητές στο Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Wake Forest και την Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας, λειτουργεί στον ιππόκαμπο, ένα μέρος του εγκεφάλου που εμπλέκεται στη δημιουργία νέων αναμνήσεων.

Οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή, όπως τα ρομποτικά μέλη, δημιουργούν επικοινωνία μεταξύ του εγκεφάλου και μιας εξωτερικής συσκευής. Ο ιππόκαμπος (οι άνθρωποι έχουν στην πραγματικότητα δύο ιππόκαμπους, έναν σε κάθε ημισφαίριο του εγκεφάλου) μπορεί, σε κάποιο βαθμό, να αναπτύξει νέους νευρώνες. Αλλά οι επιστήμονες δεν έχουν βρει τρόπο να επιδιορθώσουν τη βλάβη στον ιππόκαμπο. Το νευρικό προσθετικό που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές χρησιμοποιεί μοντέλα που προέρχονται από την ηλεκτρική δραστηριότητα του ιππόκαμπου για την τόνωση της ανάκλησης.

«Οι περισσότερες διεπαφές ελέγχου του εγκεφάλου έχουν βασιστεί στο ότι ο εγκέφαλος ανακαλύπτει πώς να χειρίζεται τις εισροές από πράγματα. Εργαζόμαστε για το πώς να καταλάβουμε πώς να ταιριάξουμε με αυτό που κάνει ο εγκέφαλος», λέει ο Brent Roeder, ερευνητής στο Wake Forest που εργάζεται στο έργο για σχεδόν μια δεκαετία. «Καταλαβαίνουμε ποιοι είναι οι πιθανοί τρόποι για να βελτιώσουμε τη λειτουργία της μνήμης και ποιοι τρόποι λειτουργούν καλύτερα για ποιους ανθρώπους και τι είδους συνθήκες;»

Κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση μνήμης

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε το 2018 στο Journal of Neural Engineering, η ομάδα διέγειρε νευρώνες στον ιππόκαμπο σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας ένα μη γραμμικό μαθηματικό μοντέλο πολλαπλών εισόδων πολλαπλών εξόδων. «[Σε εκείνη τη μελέτη, το μοντέλο] δεν ενδιαφερόταν για το τι προσπαθούσατε να θυμηθείτε… απλώς προσπαθούσε να βοηθήσει τον ιππόκαμπό σας να λειτουργήσει καλύτερα», εξηγεί ο Roeder.

Στην πιο πρόσφατη εργασία τους, αναφέρθηκε στο Σύνορα στην Υπολογιστική Νευροεπιστήμη, οι ερευνητές απομόνωσαν την ηλεκτρική δραστηριότητα σε συγκεκριμένους νευρώνες και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν αυτές τις πληροφορίες για να διεγείρουν τον ιππόκαμπο για να δουν αν αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει τους ανθρώπους να θυμούνται καλύτερα συγκεκριμένες εικόνες.

Η μελέτη περιελάμβανε 14 ενήλικες - όλοι είχαν διάγνωση επιληψίας και συμμετείχαν σε μια διαγνωστική διαδικασία χαρτογράφησης εγκεφάλου στην οποία τοποθετήθηκαν ηλεκτρόδια σε τουλάχιστον έναν ιππόκαμπο. Στους συμμετέχοντες παρουσιάστηκαν διαφορετικές κατηγορίες εικόνων (ζώο, κτίριο, φυτό, εργαλείο ή όχημα) σε μια οπτική εργασία μνήμης καθυστερημένης αντιστοίχισης με δείγμα. Οι ερευνητές εντόπισαν κοινή νευρική δραστηριότητα στον ιππόκαμπο για κάθε κατηγορία εικόνας και χρησιμοποίησαν αυτές τις πληροφορίες για να εξαγάγουν ένα μαθηματικά υπολογισμένο, σταθερό μοτίβο πυροδότησης. Αυτό το σχέδιο πυροδότησης χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια για την τόνωση του ιππόκαμπου κατά τη διάρκεια μιας εργασίας μνήμης οπτικής αναγνώρισης.

«Δοκιμάζαμε πραγματικά δύο πράγματα σε αυτή τη μελέτη. Το πρώτο είναι, μπορείτε να τονώσετε για συγκεκριμένες πληροφορίες; Και το δεύτερο ήταν, πόσο καλοί είμαστε στο να διεγείρουμε τις πληροφορίες που θέλουμε να διεγείρουμε;» λέει ο Ρέντερ. «Λοιπόν, η απάντηση στην πρώτη ερώτηση είναι ναι, μπορείτε να διεγείρετε για συγκεκριμένες πληροφορίες. Η απάντηση στο δεύτερο ερώτημα είναι, λοιπόν, υπάρχουν πολλά περιθώρια βελτίωσης».

Οι ερευνητές παρατήρησαν τόσο αυξήσεις όσο και μειώσεις στην απόδοση της μνήμης. Σε περίπου 22% των περιπτώσεων, υπήρχε διαφορά στο πόσο καλά οι συμμετέχοντες θυμούνταν εικόνες που είχαν δείξει πριν. Όταν η διέγερση χορηγήθηκε και στις δύο πλευρές του εγκεφάλου, σχεδόν το 40% των συμμετεχόντων με μειωμένη λειτουργία μνήμης παρουσίασαν αλλαγές στην απόδοση της μνήμης.

«Το παράδειγμα που δίνω είναι ότι έχετε δει έναν σερβιτόρο να κρατά ένα δίσκο στα δάχτυλά του. Δεν υποστηρίζουν ολόκληρο το δίσκο, υποστηρίζουν μέρος του δίσκου. Αλλά επειδή αυτά τα μέρη του δίσκου συνδέονται με τον υπόλοιπο δίσκο, ανασηκώνουν ολόκληρο τον δίσκο», εξηγεί ο Roeder. «Η μνήμη μας είναι συνειρμική. Δεν προσπαθούμε να υποστηρίξουμε όλη τη μνήμη – προσπαθούμε να υποστηρίξουμε μέρος της νευρωνικής δραστηριότητας για να ενισχύσουμε όλη τη μνήμη».

Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι μπορεί να υπήρχε μεγαλύτερη επικάλυψη μεταξύ των κατηγοριών εικόνων από ό,τι περίμεναν (για παράδειγμα, τα ζώα βρίσκονται συχνά κοντά σε φυτά). Κάνοντας τις κατηγορίες εικόνων πιο διακριτές, για παράδειγμα, δείχνοντας χρώματα ή κατευθύνσεις αντί για εικόνες, θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της απόδοσης της ηλεκτρονικής προσθετικής.

«Τώρα που ξέρουμε ότι είναι δυνατό…είναι απλώς θέμα να βελτιωθούμε σε αυτό», λέει ο Roeder.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/