ประสาทเทียมมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความจำ – Physics World

ประสาทเทียมมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มความจำ – Physics World

ประทับเวลา: 7 มีนาคม 2024 5:30 น

<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="งานเรียกคืนภาพ ทีมวิจัยได้ให้การกระตุ้นทางประสาทแก่ผู้เข้าร่วมการศึกษาในระหว่างงานจดจำการจดจำภาพ โดยพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการจดจำรูปภาพของผู้คนได้ดีเพียงใด (เอื้อเฟื้อโดย: คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย Wake Forest)”>
งานหน่วยความจำการจดจำภาพ
งานเรียกคืนภาพ ทีมวิจัยได้ให้การกระตุ้นทางประสาทแก่ผู้เข้าร่วมการศึกษาในระหว่างงานจดจำการจดจำภาพ โดยพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในการจดจำรูปภาพของผู้คนได้ดีเพียงใด (เอื้อเฟื้อโดย: คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย Wake Forest)

ระบบอิเล็กทรอนิกส์เทียมสามารถช่วยให้ผู้ที่มีความจำบกพร่อง เนื่องจากโรคอัลไซเมอร์ อาการบาดเจ็บที่สมอง หรือโรคลมบ้าหมู สามารถจดจำข้อมูลเฉพาะได้ เทคโนโลยีใหม่นี้ได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยจาก คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย Wake Forest และ มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียภาคใต้, ทำงานในฮิปโปแคมปัส ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมองที่เกี่ยวข้องกับการสร้างความทรงจำใหม่ๆ

ส่วนต่อประสานระหว่างสมองและคอมพิวเตอร์ เช่น แขนขาของหุ่นยนต์ สร้างการสื่อสารระหว่างสมองและอุปกรณ์ภายนอก ฮิปโปแคมปัส (จริงๆ แล้วมนุษย์มีฮิปโปแคมปัสสองตัว หนึ่งในซีกโลกแต่ละซีกของสมอง) สามารถสร้างเซลล์ประสาทใหม่ได้ในระดับหนึ่ง แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่พบวิธีซ่อมแซมความเสียหายของฮิปโปแคมปัส ประสาทเทียมที่พัฒนาโดยนักวิจัยใช้แบบจำลองที่ได้มาจากกิจกรรมทางไฟฟ้าของฮิปโปแคมปัสเพื่อกระตุ้นการเรียกคืน

“อินเทอร์เฟซการควบคุมสมองส่วนใหญ่อาศัยสมองในการหาวิธีจัดการกับข้อมูลจากสิ่งต่าง ๆ เรากำลังพยายามหาวิธีจับคู่สิ่งที่สมองกำลังทำอยู่” Brent Roeder นักวิจัยจาก Wake Forest ซึ่งทำงานในโครงการนี้มาเกือบทศวรรษกล่าว “เรากำลังค้นหาว่าอะไรคือวิธีที่เป็นไปได้ในการปรับปรุงการทำงานของหน่วยความจำ และวิธีใดที่เหมาะกับคนที่สุดและสภาวะประเภทใด”

การเข้ารหัสและถอดรหัสหน่วยความจำ

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2018 ใน วารสารวิศวกรรมประสาททีมงานได้กระตุ้นเซลล์ประสาทในฮิบโปแคมปัสแบบเรียลไทม์โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ไม่เชิงเส้นแบบหลายอินพุตหลายเอาต์พุต “[ในการศึกษาครั้งนั้น แบบจำลอง] ไม่สนใจว่าคุณพยายามจะจำอะไร...มันแค่พยายามช่วยให้ฮิบโปของคุณทำงานได้ดีขึ้น” โรเดอร์อธิบาย

ในงานล่าสุดของพวกเขารายงานมา พรมแดนในประสาทวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์นักวิจัยได้แยกกิจกรรมทางไฟฟ้าไปยังเซลล์ประสาทจำเพาะ แล้วใช้ข้อมูลนั้นเพื่อกระตุ้นฮิบโปแคมปัสเพื่อดูว่าจะช่วยให้ผู้คนจำภาพเฉพาะได้ดีขึ้นหรือไม่

การศึกษานี้รวมผู้ใหญ่ 14 คน ซึ่งทุกคนได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคลมบ้าหมู และมีส่วนร่วมในขั้นตอนการวินิจฉัยแผนที่สมอง โดยวางอิเล็กโทรดไว้ในฮิปโปแคมปัสอย่างน้อยหนึ่งตัว ผู้เข้าร่วมได้แสดงภาพประเภทต่างๆ (สัตว์ อาคาร ต้นไม้ เครื่องมือ หรือยานพาหนะ) ในงานหน่วยความจำที่ตรงกับตัวอย่างด้วยภาพล่าช้า นักวิจัยได้ระบุกิจกรรมของระบบประสาททั่วไปในฮิบโปแคมปัสสำหรับภาพแต่ละประเภท และใช้ข้อมูลนี้เพื่อหารูปแบบการยิงคงที่ที่คำนวณทางคณิตศาสตร์ จากนั้นจึงใช้รูปแบบการยิงนี้เพื่อกระตุ้นฮิบโปแคมปัสในระหว่างงานจดจำการมองเห็น

“เรากำลังทดสอบสองสิ่งจริงๆ ในการศึกษานี้ ประการแรกคือคุณสามารถกระตุ้นข้อมูลเฉพาะได้หรือไม่? และอย่างที่สองคือ เรากระตุ้นข้อมูลที่เราต้องการกระตุ้นได้ดีเพียงใด” โรเดอร์กล่าว “ดังนั้นคำตอบสำหรับคำถามแรกคือใช่ คุณสามารถกระตุ้นให้เกิดข้อมูลเฉพาะได้ คำตอบสำหรับคำถามที่สองคือ ยังมีสิ่งที่ต้องปรับปรุงอีกมาก”

นักวิจัยสังเกตเห็นทั้งการเพิ่มขึ้นและลดประสิทธิภาพของหน่วยความจำ ในกรณีประมาณ 22% ผู้เข้าร่วมจำรูปภาพที่เคยแสดงก่อนหน้านี้ได้ดีเพียงใด เมื่อมีการกระตุ้นสมองทั้งสองข้าง เกือบ 40% ของผู้เข้าร่วมที่มีความบกพร่องในการทำงานของหน่วยความจำแสดงการเปลี่ยนแปลงในประสิทธิภาพของหน่วยความจำ

“ตัวอย่างที่ฉันยกให้คือ คุณเคยเห็นพนักงานเสิร์ฟถือถาดบนนิ้วของพวกเขา พวกเขาไม่ได้รองรับถาดทั้งหมด แต่รองรับส่วนหนึ่งของถาด แต่เนื่องจากชิ้นส่วนเหล่านั้นของถาดเชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของถาด พวกเขาจึงยกถาดทั้งหมดขึ้น” Roeder อธิบาย “ความทรงจำของเราเชื่อมโยงกัน เราไม่ได้พยายามสนับสนุนหน่วยความจำทั้งหมด – เรากำลังพยายามสนับสนุนส่วนหนึ่งของกิจกรรมประสาทเพื่อเพิ่มหน่วยความจำทั้งหมด”

นักวิจัยสรุปว่าอาจมีการทับซ้อนกันระหว่างหมวดหมู่รูปภาพมากกว่าที่คาดไว้ (เช่น สัตว์มักพบอยู่ใกล้ต้นไม้) การทำให้หมวดหมู่รูปภาพมีความแตกต่างกันมากขึ้น โดยการแสดงสีหรือทิศทางแทนรูปภาพ สามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอวัยวะเทียมอิเล็กทรอนิกส์ได้

“ตอนนี้เรารู้ว่ามันเป็นไปได้...ก็แค่ต้องพัฒนาให้ดีขึ้นเท่านั้น” โรเดอร์กล่าว

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์