Neural protetik syftar till att öka minnet – 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="Uppgift för att återkalla bilder Forskargruppen levererade neurostimulering till studiedeltagare under visuella minnesuppgifter, och hittade betydande förändringar i hur väl människor kom ihåg bilder. (Med tillstånd: Wake Forest University School of Medicine)”>

Ett elektroniskt protessystem kan hjälpa personer med nedsatt minne – på grund av Alzheimers sjukdom, traumatisk hjärnskada eller epilepsi – att komma ihåg specifik information. Den nya tekniken, som utvecklas av forskare vid Wake Forest University School of Medicine och University of Southern California, fungerar på hippocampus, en del av hjärnan som är involverad i att skapa nya minnen.

Gränssnitt mellan hjärna och dator, såsom robotiska lemmar, etablerar kommunikation mellan hjärnan och en extern enhet. Hippocampus (människor har faktiskt två hippocampi, en i varje hjärnhalva) kan i viss mån växa fram nya neuroner. Men forskare har inte hittat något sätt att reparera skador på hippocampus. Den neurala protesen som utvecklats av forskarna använder modeller som härrör från hippocampus elektriska aktivitet för att stimulera återkallelse.

"De flesta gränssnitt för hjärnkontroll har förlitat sig på att hjärnan kommer på hur man hanterar input från saker. Vi jobbar på hur vi ska ta reda på hur vi matchar vad hjärnan gör”, säger Brent Roeder, en forskare vid Wake Forest som har arbetat med projektet i nästan ett decennium. "Vi funderar på vilka sätt som är möjliga att förbättra minnesfunktionen och vilka sätt fungerar bäst för vilka människor och vilken typ av tillstånd?"

Kodnings- och avkodningsminne

I en studie publicerad 2018 i Journal of Neural Engineering, stimulerade teamet neuroner i hippocampus i realtid med hjälp av en multi-input multi-output olinjär matematisk modell. "[I den studien, modellen] brydde sig inte om vad du försökte komma ihåg ... det var bara att försöka hjälpa din hippocampus att fungera bättre," förklarar Roeder.

I deras senaste arbete, rapporterade i Gränser inom beräkningsneurovetenskap, isolerade forskarna elektrisk aktivitet till specifika neuroner och använde sedan den informationen för att stimulera hippocampus för att se om det kunde hjälpa människor att komma ihåg specifika bilder bättre.

Studien inkluderade 14 vuxna - som alla hade en epilepsidiagnos och deltog i en diagnostisk hjärnkartläggning där elektroder placerades i minst en hippocampus. Deltagarna visades olika kategorier av bilder (djur, byggnad, anläggning, verktyg eller fordon) i en visuell fördröjd match-till-prov minnesuppgift. Forskarna identifierade gemensam neural aktivitet i hippocampus för varje bildkategori och använde denna information för att härleda ett matematiskt beräknat, fixerat avfyringsmönster. Detta avfyringsmönster användes sedan för att stimulera hippocampus under en minnesuppgift för visuell igenkänning.

"Vi testade verkligen två saker i den här studien. Den första är, kan du stimulera till specifik information? Och det andra var, hur bra är vi på att stimulera till den information vi vill stimulera?” säger Roeder. ”Så svaret på den första frågan är ja, man kan stimulera till specifik information. Svaret på den andra frågan är, ja, det finns mycket utrymme för förbättringar.”

Forskarna observerade både ökningar och minskningar av minnesprestanda. I cirka 22 % av fallen var det skillnad i hur väl deltagarna kom ihåg bilder som de hade visats tidigare. När stimulering gavs på båda sidor av hjärnan visade nästan 40 % av deltagarna med nedsatt minnesfunktion förändringar i minnesprestanda.

"Exemplet jag ger är att du har sett en servitör bära en bricka på fingrarna. De stöder inte hela brickan, de stöder en del av brickan. Men eftersom de delarna av brickan är anslutna till resten av brickan, lyfter de hela brickan”, förklarar Roeder. "Vårt minne är associativt. Vi försöker inte stödja allt minne – vi försöker stödja en del av den neurala aktiviteten för att förstärka allt minne.”

Forskarna drar slutsatsen att det kan ha varit mer överlappning mellan bildkategorier än vad de hade räknat med (till exempel finns djur ofta nära växter). Att göra bildkategorier mer distinkta, till exempel genom att visa färger eller riktningar istället för bilder, kan bidra till att förbättra den elektroniska protesens prestanda.

"Nu när vi vet att det är möjligt...är det bara en fråga om att bli bättre på det", säger Roeder.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/