Нейронопротезування спрямоване на покращення пам’яті – 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="Завдання на пригадування зображення Дослідницька група провела нейростимуляцію для учасників дослідження під час виконання завдань із запам’ятовування візуального розпізнавання, виявивши значні зміни в тому, наскільки добре люди запам’ятовували зображення. (З дозволу: Медична школа Університету Вейк-Форест)”>

Електронна протезна система може допомогти людям із порушенням пам’яті – через хворобу Альцгеймера, черепно-мозкову травму чи епілепсію – запам’ятати певну інформацію. Нова технологія, яку розробляють дослідники з Медична школа університету Вейк-Форест і Університет Південної Каліфорнії, впливає на гіпокамп, частину мозку, яка бере участь у створенні нових спогадів.

Інтерфейси мозок–комп’ютер, такі як роботизовані кінцівки, встановлюють зв’язок між мозком і зовнішнім пристроєм. Гіпокамп (у людини насправді є два гіпокампи, по одному в кожній півкулі мозку) може певною мірою вирощувати нові нейрони. Але вчені не знайшли способу відновити пошкодження гіпокампу. Нейронний протез, розроблений дослідниками, використовує моделі, отримані з електричної активності гіпокампу, щоб стимулювати запам’ятовування.

«Більшість інтерфейсів управління мозком покладаються на те, що мозок визначає, як поводитися з вхідними даними речей. Ми працюємо над тим, як знайти відповідність тому, що робить мозок», — каже Брент Редер, науковий співробітник Wake Forest, який працював над проектом майже десять років. «Ми з’ясовуємо, які можливі способи покращити функцію пам’яті, і які способи найкраще працюють для яких людей і в яких умовах?»

Кодування та декодування пам'яті

У дослідженні, опублікованому в 2018 році в Журнал нейронної інженерії, команда стимулювала нейрони в гіпокампі в режимі реального часу за допомогою нелінійної математичної моделі з декількома входами і декількома виходами. «[У цьому дослідженні моделі] було байдуже, що ви намагаєтеся запам’ятати… вона просто намагалася допомогти вашому гіпокампу працювати краще», — пояснює Редер.

У своїй останній роботі, повідомленій в Межі в обчислювальній неврології, дослідники виділяли електричну активність певних нейронів, а потім використовували цю інформацію для стимуляції гіпокампу, щоб побачити, чи може це допомогти людям краще запам’ятовувати певні зображення.

Дослідження включало 14 дорослих, у всіх з яких була діагностована епілепсія та брали участь у діагностичній процедурі картування мозку, під час якої електроди встановлювалися принаймні в один гіпокамп. Учасникам показували різні категорії зображень (тварин, будівель, рослин, інструментів або транспортних засобів) у візуальному завданні зі збігом зі зразком. Дослідники визначили загальну нейронну активність у гіпокампі для кожної категорії зображень і використали цю інформацію, щоб отримати математично розраховану фіксовану схему стрільби. Потім цю модель стрільби використовували для стимуляції гіпокампу під час завдання пам’яті візуального розпізнавання.

«У цьому дослідженні ми дійсно перевіряли дві речі. По-перше, чи можете ви стимулювати конкретну інформацію? А друга полягала в тому, наскільки добре ми вміємо стимулювати інформацію, яку ми хочемо стимулювати?» каже Редер. «Тож відповідь на перше запитання – так, ви можете стимулювати за конкретну інформацію. Відповідь на друге запитання така: що ж, є багато можливостей для вдосконалення».

Дослідники спостерігали як збільшення, так і зниження продуктивності пам’яті. Приблизно в 22% випадків була різниця в тому, наскільки добре учасники запам’ятали зображення, які їм показували раніше. Коли стимуляцію проводили з обох сторін мозку, майже 40% учасників із порушеннями функції пам’яті показали зміни в роботі пам’яті.

«Я наводжу приклад: ви бачили, як офіціант несе піднос на пальцях. Вони не підтримують весь лоток, вони підтримують частину лотка. Але оскільки ці частини лотка з’єднані з рештою лотка, вони піднімають весь лоток», – пояснює Редер. «Наша пам'ять асоціативна. Ми не намагаємося підтримувати всю пам’ять – ми намагаємося підтримувати частину нейронної активності, щоб посилити всю пам’ять».

Дослідники прийшли до висновку, що між категоріями зображень могло бути більше збігів, ніж вони очікували (наприклад, тварин часто можна знайти біля рослин). Зроблення категорій зображень більш чіткими, наприклад, показуючи кольори або напрямки замість зображень, може допомогти покращити ефективність електронного протеза.

«Тепер, коли ми знаємо, що це можливо… це лише питання того, щоб стати краще в цьому», — каже Редер.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/