Hermoproteesin tavoitteena on parantaa muistia – 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="Kuvan palautustehtävä Tutkimusryhmä toimitti neurostimulaatiota tutkijoille visuaalisen tunnistamisen muistitehtävien aikana ja havaitsi merkittäviä muutoksia siinä, kuinka hyvin ihmiset muistivat kuvat. (Luodolla: Wake Forest University School of Medicine)”>

Elektroninen proteesijärjestelmä voisi auttaa ihmisiä, joilla on Alzheimerin taudin, traumaattisen aivovamman tai epilepsian heikentynyt muisti muistamaan tiettyjä tietoja. Uusi tekniikka, jota kehittävät tutkijat osoitteessa Wake Forestin yliopiston lääketieteellinen korkeakoulu ja University of Southern California, toimii hippokampuksessa, aivojen osassa, joka osallistuu uusien muistojen luomiseen.

Aivojen ja tietokoneiden rajapinnat, kuten robottiraajat, muodostavat yhteyden aivojen ja ulkoisen laitteen välille. Hippokampus (ihmisillä on itse asiassa kaksi hippokampusta, yksi kummallakin aivopuoliskolla) voi jossain määrin kasvattaa uusia hermosoluja. Mutta tutkijat eivät ole löytäneet tapaa korjata hippokampuksen vaurioita. Tutkijoiden kehittämä hermoproteesi käyttää hippokampuksen sähköisestä aktiivisuudesta johdettuja malleja palauttamaan mieleen.

"Useimmat aivojen ohjausrajapinnat ovat luottaneet siihen, että aivot ovat selvittäneet, kuinka käsitellä asioiden syötteitä. Pyrimme selvittämään, kuinka sovittaa yhteen aivojen toiminta”, sanoo Wake Forestin tutkija Brent Roeder, joka on työskennellyt projektin parissa lähes vuosikymmenen ajan. "Otamme selville, mitkä ovat mahdollisia tapoja parantaa muistin toimintaa ja mitkä tavat toimivat parhaiten millaisille ihmisille ja millaisissa olosuhteissa?"

Muistin koodaus ja dekoodaus

Vuonna 2018 julkaistussa tutkimuksessa Journal of Neural Engineering, tiimi stimuloi hermosoluja hippokampuksessa reaaliajassa käyttämällä monituloista monituloista epälineaarista matemaattista mallia. "[Tuossa tutkimuksessa malli] ei välittänyt siitä, mitä yritit muistaa... se vain yritti auttaa hippokampustasi toimimaan paremmin", Roeder selittää.

Heidän viimeisimmässä työssään, raportoitu vuonna Rajat laskennallisessa neurotieteessä, tutkijat eristivät sähköistä aktiivisuutta tiettyihin hermosoluihin ja käyttivät tätä tietoa stimuloidakseen hippokampusta nähdäkseen, voisiko se auttaa ihmisiä muistamaan tietyt kuvat paremmin.

Tutkimukseen osallistui 14 aikuista, joilla kaikilla oli diagnosoitu epilepsia ja he osallistuivat diagnostiseen aivojen kartoitusmenettelyyn, jossa elektrodit asetettiin vähintään yhteen hippokampukseen. Osallistujille näytettiin erityyppisiä kuvia (eläin, rakennus, kasvi, työkalu tai ajoneuvo) visuaalisessa viivästetyssä muistitehtävässä, jossa sovittiin näytteeseen. Tutkijat tunnistivat yhteisen hermoston aktiivisuuden hippokampuksessa kullekin kuvakategorialle ja käyttivät tätä tietoa johtaessaan matemaattisesti lasketun kiinteän laukaisukuvion. Tätä laukaisumallia käytettiin sitten stimuloimaan hippokampusta visuaalisen tunnistusmuistitehtävän aikana.

"Testimme todella kahta asiaa tässä tutkimuksessa. Ensimmäinen on, voitko kannustaa tiettyjä tietoja? Ja toinen oli, kuinka hyviä olemme stimuloimaan tietoa, jota haluamme stimuloida?" sanoo Roeder. "Joten vastaus ensimmäiseen kysymykseen on kyllä, voit kannustaa tiettyyn tietoon. Vastaus toiseen kysymykseen on, että no, parantamisen varaa on paljon."

Tutkijat havaitsivat sekä muistin suorituskyvyn lisääntymistä että heikkenemistä. Noin 22 prosentissa tapauksista oli eroa siinä, kuinka hyvin osallistujat muistivat heille aiemmin näytetyt kuvat. Kun stimulaatio annettiin aivojen molemmille puolille, lähes 40 prosentilla osallistujista, joilla oli heikentynyt muisti, havaittiin muutoksia muistin toiminnassa.

”Annan esimerkin, että olet nähnyt tarjoilijan kantavan tarjotinta sormillaan. Ne eivät tue koko lokeroa, vaan osaa alustasta. Mutta koska ne lokeron osat on yhdistetty muuhun lokeroon, ne nostavat koko lokeroa”, Roeder selittää. ”Muistimme on assosiatiivinen. Emme yritä tukea kaikkea muistia – yritämme tukea osaa hermotoiminnasta parantaaksemme koko muistia.

Tutkijat päättelevät, että kuvakategorioiden välillä on saattanut olla enemmän päällekkäisyyksiä kuin he olivat odottaneet (esimerkiksi eläimiä löytyy usein kasvien läheltä). Kuvaluokkien erotteleminen näyttämällä värejä tai suuntia esimerkiksi kuvien sijaan voisi auttaa parantamaan elektronisen proteesin suorituskykyä.

"Nyt kun tiedämme, että se on mahdollista… on vain parannettava sitä", Roeder sanoo.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/