Proteza neuronală își propune să stimuleze memoria – 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="Sarcina de reamintire a imaginilor Echipa de cercetare a oferit neurostimulare participanților la studiu în timpul sarcinilor de memorie de recunoaștere vizuală, constatând schimbări semnificative în cât de bine își aminteau oamenii imaginile. (Cu amabilitatea: Wake Forest University School of Medicine)”>

Un sistem electronic de protezare ar putea ajuta persoanele cu memorie afectată - din cauza bolii Alzheimer, leziuni cerebrale traumatice sau epilepsie - să-și amintească anumite informații. Noua tehnologie, fiind dezvoltată de cercetătorii de la Facultatea de Medicină a Universității Wake Forest si Universitatea din California de Sud, lucrează asupra hipocampului, o parte a creierului implicată în crearea de noi amintiri.

Interfețele creier-calculator, cum ar fi membrele robotice, stabilesc comunicarea între creier și un dispozitiv extern. Hipocampul (oamenii au de fapt doi hipocampi, câte unul în fiecare emisferă a creierului) poate, într-o anumită măsură, să crească noi neuroni. Dar oamenii de știință nu au găsit o modalitate de a repara daunele hipocampului. Proteza neuronală dezvoltată de cercetători utilizează modele derivate din activitatea electrică a hipocampului pentru a stimula reamintirea.

„Majoritatea interfețelor de control al creierului s-au bazat pe creierul care își dă seama cum să se ocupe de inputul lucrurilor. Lucrăm la cum să ne dăm seama cum să potrivim cu ceea ce face creierul”, spune Brent Roeder, cercetător la Wake Forest, care lucrează la proiect de aproape un deceniu. „Ne dăm seama care sunt modalitățile posibile de a îmbunătăți funcția memoriei și care modalități funcționează cel mai bine pentru ce oameni și ce tip de afecțiuni?”

Codificarea și decodarea memoriei

Într-un studiu publicat în 2018 în Journal of Neural Engineering, echipa a stimulat neuronii din hipocamp în timp real folosind un model matematic neliniar cu mai multe intrări și mai multe ieșiri. „[În acel studiu, modelului] nu i-a păsat ce încercați să vă amintiți… încerca doar să vă ajute hipocampul să funcționeze mai bine”, explică Roeder.

În lucrarea lor cea mai recentă, raportată în Frontiere în Neuroștiințe Computaționale, cercetătorii au izolat activitatea electrică la anumiți neuroni și apoi au folosit acele informații pentru a stimula hipocampul pentru a vedea dacă acest lucru ar putea ajuta oamenii să-și amintească mai bine anumite imagini.

Studiul a inclus 14 adulți - toți dintre care au fost diagnosticați de epilepsie și participau la o procedură de diagnosticare a creierului, în care electrozii au fost plasați în cel puțin un hipocamp. Participanților li s-au arătat diferite categorii de imagini (animal, clădire, plantă, unealtă sau vehicul) într-o sarcină de memorie vizuală întârziată de potrivire cu eșantion. Cercetătorii au identificat activitatea neuronală comună în hipocamp pentru fiecare categorie de imagini și au folosit aceste informații pentru a deriva un model de declanșare fix calculat matematic. Acest model de tragere a fost apoi folosit pentru a stimula hipocampul în timpul unei sarcini de memorie de recunoaștere vizuală.

„Am testat cu adevărat două lucruri în acest studiu. Prima este, puteți stimula pentru informații specifice? Și a doua a fost, cât de buni suntem să stimulăm pentru informațiile pe care vrem să le stimulăm?” spune Roeder. „Deci răspunsul la prima întrebare este da, poți să te stimulezi pentru informații specifice. Răspunsul la a doua întrebare este, ei bine, există mult loc de îmbunătățire.”

Cercetătorii au observat atât creșteri, cât și scăderi ale performanței memoriei. În aproximativ 22% din cazuri, a existat o diferență în cât de bine își aminteau participanții imaginile cărora le-au fost prezentate înainte. Când stimularea a fost furnizată de ambele părți ale creierului, aproape 40% dintre participanții cu funcția de memorie afectată au prezentat modificări în performanța memoriei.

„Exemplul pe care îl dau este că ai văzut un chelner ducând o tavă pe degete. Nu susțin toată tava, ci o parte din tavă. Dar pentru că acele părți ale tăvii sunt conectate la restul tăvii, ele ridică întreaga tavă”, explică Roeder. „Memoria noastră este asociativă. Nu încercăm să susținem toată memoria – încercăm să susținem o parte din activitatea neuronală pentru a stimula toată memoria.”

Cercetătorii concluzionează că este posibil să fi existat mai multă suprapunere între categoriile de imagini decât anticipaseră (de exemplu, animalele sunt adesea găsite în apropierea plantelor). Efectuarea unor categorii de imagini mai distincte, arătând culori sau direcții în loc de imagini, de exemplu, ar putea ajuta la îmbunătățirea performanței protezei electronice.

„Acum că știm că este posibil... este doar o chestiune de a ne îmbunătăți”, spune Roeder.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/