Proteza neuronowa ma na celu poprawę pamięci – Świat Fizyki

<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="Zadanie przypomnienia obrazu Zespół badawczy zapewnił uczestnikom badania neurostymulację podczas zadań pamięciowych związanych z rozpoznawaniem wzrokowym, stwierdzając znaczące zmiany w tym, jak dobrze ludzie zapamiętywali obrazy. (Dzięki uprzejmości: Szkoła Medyczna Uniwersytetu Wake Forest)”>

Elektroniczny system protetyczny może pomóc osobom z zaburzeniami pamięci – na skutek choroby Alzheimera, urazowego uszkodzenia mózgu lub epilepsji – zapamiętać określone informacje. Nowa technologia, nad którą pracują naukowcy z m.in Szkoła Medyczna Uniwersytetu Wake Forest oraz University of Southern California, działa na hipokamp – część mózgu zaangażowaną w tworzenie nowych wspomnień.

Interfejsy mózg-komputer, takie jak kończyny robota, zapewniają komunikację między mózgiem a urządzeniem zewnętrznym. Hipokamp (w rzeczywistości ludzie mają dwa hipokampy, po jednym na każdą półkulę mózgu) może w pewnym stopniu rozwijać nowe neurony. Naukowcy nie znaleźli jednak sposobu na naprawę uszkodzeń hipokampa. Proteza nerwowa opracowana przez naukowców wykorzystuje modele wywodzące się z aktywności elektrycznej hipokampa do stymulacji przypominania.

„Większość interfejsów kontroli mózgu opiera się na tym, że mózg zastanawia się, jak radzić sobie z sygnałami wejściowymi z różnych rzeczy. Pracujemy nad tym, jak dopasować działanie mózgu” – mówi Brent Roeder, pracownik naukowy w Wake Forest, który pracuje nad projektem od prawie dziesięciu lat. „Zastanawiamy się, jakie są możliwe sposoby poprawy funkcji pamięci i które z nich sprawdzają się najlepiej u jakich osób i w jakich schorzeniach?”

Kodowanie i dekodowanie pamięci

W badaniu opublikowanym w 2018 roku w czasopiśmie „ Czasopismo Inżynierii Neuronowejzespół stymulował neurony w hipokampie w czasie rzeczywistym, korzystając z nieliniowego modelu matematycznego z wieloma wejściami i wieloma wyjściami. „[W tym badaniu model] nie dbał o to, co próbujesz zapamiętać… po prostu próbował pomóc Twojemu hipokampowi lepiej pracować” – wyjaśnia Roeder.

W swojej najnowszej pracy, opublikowanej w Granice w neuronauce obliczeniowejbadacze wyizolowali aktywność elektryczną konkretnych neuronów, a następnie wykorzystali te informacje do stymulacji hipokampu, aby sprawdzić, czy może to pomóc ludziom lepiej zapamiętywać określone obrazy.

W badaniu wzięło udział 14 osób dorosłych – u wszystkich zdiagnozowano padaczkę i uczestniczyli w procedurze diagnostycznej mapowania mózgu, podczas której elektrody umieszczono w co najmniej jednym hipokampie. Uczestnikom pokazano różne kategorie obrazów (zwierzę, budynek, roślina, narzędzie lub pojazd) w ramach wizualnego zadania pamięciowego z opóźnionym dopasowaniem do próbki. Naukowcy zidentyfikowali wspólną aktywność neuronalną w hipokampie dla każdej kategorii obrazu i wykorzystali te informacje do obliczenia matematycznie ustalonego wzorca odpalania. Ten wzór odpalania wykorzystano następnie do stymulacji hipokampa podczas zadania pamięciowego polegającego na rozpoznawaniu wzrokowym.

„W tym badaniu tak naprawdę testowaliśmy dwie rzeczy. Po pierwsze, czy możesz stymulować w celu uzyskania konkretnych informacji? A po drugie, jak dobrze potrafimy stymulować informacje, które chcemy stymulować?” mówi Roeder. „Więc odpowiedź na pierwsze pytanie brzmi: tak, możesz stymulować w celu uzyskania konkretnych informacji. Odpowiedź na drugie pytanie brzmi: cóż, jest wiele do zrobienia.

Naukowcy zaobserwowali zarówno wzrost, jak i spadek wydajności pamięci. W około 22% przypadków istniała różnica w tym, jak dobrze uczestnicy pamiętali obrazy, które im wcześniej pokazywano. Po dostarczeniu stymulacji po obu stronach mózgu prawie 40% uczestników z zaburzeniami funkcji pamięci wykazało zmiany w wydajności pamięci.

„Podam przykład: widziałeś kelnera niosącego tacę na palcach. Nie podtrzymują całej tacy, podtrzymują część tacy. Ponieważ jednak te części tacy są połączone z resztą tacy, podnoszą całą tacę” – wyjaśnia Roeder. „Nasza pamięć jest skojarzeniowa. Nie staramy się wspierać całej pamięci – staramy się wspierać część aktywności neuronowej, aby wzmocnić całą pamięć.

Naukowcy doszli do wniosku, że kategorie obrazów mogły pokrywać się w większym stopniu, niż przewidywali (na przykład zwierzęta często znajdują się w pobliżu roślin). Bardziej wyraźne kategorie obrazów, na przykład poprzez pokazywanie kolorów lub kierunków zamiast obrazów, mogłoby pomóc w poprawie działania protezy elektronicznej.

„Teraz, gdy wiemy, że jest to możliwe… pozostaje tylko być w tym coraz lepszym” – mówi Roeder.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/