Cilj nevralne proteze je izboljšati spomin – svet fizike

<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="Naloga priklica slike Raziskovalna skupina je izvajala nevrostimulacijo udeležencem študije med spominskimi nalogami vizualnega prepoznavanja in ugotovila pomembne spremembe v tem, kako dobro so si ljudje zapomnili slike. (Z dovoljenjem: Medicinska fakulteta Univerze Wake Forest)”>

Elektronski protetični sistem bi lahko ljudem z oslabljenim spominom – zaradi Alzheimerjeve bolezni, travmatske možganske poškodbe ali epilepsije – pomagal zapomniti določene informacije. Nova tehnologija, ki so jo razvili raziskovalci na Medicinska fakulteta Univerze Wake Forest in University of Southern California, deluje na hipokampus, del možganov, ki sodeluje pri ustvarjanju novih spominov.

Vmesniki med možgani in računalnikom, kot so robotski udi, vzpostavljajo komunikacijo med možgani in zunanjo napravo. Hipokampus (človek ima pravzaprav dva hipokampusa, enega na vsaki hemisferi možganov) lahko do neke mere vzgoji nove nevrone. Toda znanstveniki niso našli načina za popravilo poškodb hipokampusa. Nevralna protetika, ki so jo razvili raziskovalci, uporablja modele, pridobljene iz električne aktivnosti hipokampusa, za spodbujanje odpoklica.

»Večina vmesnikov za nadzor možganov se je zanašala na to, da so možgani ugotovili, kako ravnati z vnosom stvari. Delamo na tem, kako bi ugotovili, kako uskladiti to, kar počnejo možgani,« pravi Brent Roeder, raziskovalec pri Wake Forestu, ki na projektu dela že skoraj desetletje. "Ugotavljamo, kakšni so možni načini za izboljšanje delovanja spomina in kateri načini najbolje delujejo za katere ljudi in v kakšnih pogojih?"

Kodiranje in dekodiranje pomnilnika

V študiji, objavljeni leta 2018 v Časopis za nevrološko inženirstvo, je ekipa stimulirala nevrone v hipokampusu v realnem času z uporabo nelinearnega matematičnega modela z več vhodi in izhodi. »[V tej študiji modelu] ni bilo vseeno, kaj si poskušate zapomniti ... poskušal je le pomagati vašemu hipokampusu, da deluje bolje,« pojasnjuje Roeder.

V svojem najnovejšem delu, o katerem so poročali v Meje v računalniški nevroznanosti, so raziskovalci izolirali električno aktivnost na določene nevrone in nato te podatke uporabili za stimulacijo hipokampusa, da bi ugotovili, ali bi to ljudem lahko pomagalo bolje zapomniti določene slike.

Študija je vključevala 14 odraslih – vsi so imeli diagnozo epilepsije in so sodelovali v diagnostičnem postopku preslikave možganov, pri katerem so bile elektrode nameščene v vsaj enem hipokampusu. Udeležencem so bile prikazane različne kategorije slik (žival, zgradba, rastlina, orodje ali vozilo) v vizualni zakasnjeni pomnilniški nalogi ujemanja z vzorcem. Raziskovalci so identificirali skupno nevronsko aktivnost v hipokampusu za vsako slikovno kategorijo in uporabili te podatke za izpeljavo matematično izračunanega, fiksnega vzorca sprožitve. Ta vzorec sprožitve je bil nato uporabljen za stimulacijo hipokampusa med nalogo spomina vizualnega prepoznavanja.

»V tej študiji smo resnično testirali dve stvari. Prvi je, ali lahko spodbudite za določene informacije? In drugo je bilo, kako dobri smo pri spodbujanju informacij, ki jih želimo spodbuditi?« pravi Roeder. »Odgovor na prvo vprašanje je torej pritrdilen, lahko stimulirate za določene informacije. Odgovor na drugo vprašanje je, no, prostora za izboljšave je še veliko.”

Raziskovalci so opazili povečanje in zmanjšanje zmogljivosti spomina. V približno 22 % primerov je prišlo do razlike v tem, kako dobro so si udeleženci zapomnili slike, ki so jim bile prikazane prej. Ko je bila stimulacija izvedena na obeh straneh možganov, je skoraj 40 % udeležencev z oslabljeno funkcijo spomina pokazalo spremembe v delovanju spomina.

»Primer, ki ga navajam, je, da ste videli natakarja nositi pladenj na prstih. Ne podpirajo celotnega pladnja, podpirajo del pladnja. Ker pa so ti deli pladnja povezani s preostalim pladnjem, dvignejo celoten pladenj,« pojasnjuje Roeder. »Naš spomin je asociativen. Ne poskušamo podpreti celotnega spomina – poskušamo podpreti del nevronske aktivnosti, da povečamo celoten spomin.«

Raziskovalci sklepajo, da je morda prišlo do večjega prekrivanja med kategorijami slik, kot so pričakovali (na primer, živali pogosto najdemo v bližini rastlin). Če bi kategorije slik naredili bolj razločne, s prikazovanjem barv ali smeri namesto slik, bi lahko na primer pomagali izboljšati učinkovitost elektronske protetike.

"Zdaj, ko vemo, da je to mogoče ... gre le za to, da postanemo boljši pri tem," pravi Roeder.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/