powiązana zawartość
- Ci naukowcy chcą uwolnić armię gąsienic, by zniszczyć uprawy kokainy
Stymulując aktywność neuronową za pomocą elektrod, naukowcy podnieśli umiejętności umysłowe małp rezus pod wpływem kokainy. Zdjęcie za pośrednictwem Wikimedia Commons / JM Garg
W ciągu ostatniego roku widzieliśmy wynalazek coraz bardziej wyrafinowanych protez kończyn, uszu i oczu - pomysłów i wynalazków, które kiedyś wydawały się tak fantazyjne, że należą do sfery science fiction. Teraz zespół naukowców z Wake Forest University w Karolinie Północnej idzie o krok dalej, pracując nad opracowaniem protezy dla najbardziej złożonego organu ze wszystkich: umysłu.
Jak ujawniono w artykule opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie Journal of Neural Engineering, naukowcy stworzyli sposób manipulowania neuronalną aktywnością małp rezus, aby pomóc im w podejmowaniu decyzji, gdy ich zdolności poznawcze zostały osłabione z powodu podania kokainy. Naukowcy twierdzą, że ich badania mogą kiedyś doprowadzić do nowego sposobu pomocy osobom, które zmniejszyły zdolności poznawcze do chorób lub obrażeń.
Aby ustalić punkt odniesienia dla zdolności decyzyjnych małp, badacze przeszkolili ich, aby wykonali proste zadanie dopasowania na komputerze. Gdy każda z pięciu małp użytych w badaniu spojrzała na ekran komputera, pokazano im pojedynczy obraz clipart, a następnie ekran zgasł na minutę lub dwie. Następnie wróciło oryginalne zdjęcie wraz z jednym do siedmiu innych obrazów.
Jednocześnie pozycję ramion małp na blacie przed komputerem śledzono za pomocą kamery wykrywającej promieniowanie UV, które odbijało się od specjalnego reflektora umieszczonego z tyłu dłoni małp. Pozycja ich rąk, wykryta przez kamerę, została zdigitalizowana i wprowadzona do komputera, więc kiedy poruszali rękami, poruszał się kursor na ekranie komputera, jakby trzymali mysz.
Kiedy obrazy wróciły na ekran komputera po upływie pustego czasu, jeśli małpy przesunęły kursor nad oryginalne zdjęcie, które zostały pokazane, zostały nagrodzone kroplą soku przez popijak umieszczony w pobliżu ich pysków. W ciągu kilku miesięcy każda małpa zdawała sobie sprawę z zadania i trenowała, dopóki nie była w stanie wybrać prawidłowego obrazu od 40 do 75 procent czasu, w zależności od liczby pokazanych zdjęć.
Podczas dopasowywania badacze ściśle monitorowali wzorce neuronalne małp za pomocą cylindrów rejestrujących, które zostały wszczepione do kory przedczołowej zwierząt, obszaru mózgu, o którym wiadomo, że jest aktywny podczas zadań decyzyjnych. Naukowcy odkryli, że te same wzorce aktywności neuronowej niezawodnie występowały w tym obszarze, ilekroć małpy z powodzeniem wykonały zadanie, a rzadziej, gdy małpy wybrały zły obraz.
Następnie sprawy stały się interesujące: kiedy małpy patrzyły na zdjęcia i popijały sok, naukowcy ukradkiem wstrzykiwali każdemu z nich kokainę. Ponieważ wiadomo, że lek ten zakłóca ciągłą koncentrację i umiejętności decyzyjne niezbędne do poprawnego wykonania zadania polegającego na dopasowaniu komputera, prawdopodobieństwo sukcesu małp w przewidywalny sposób zmalało i wybrali prawidłowy obraz o 13 procent rzadziej niż przed podaniem kokainy .
Kiedy naukowcy zastosowali elektrody, które wcześniej wszczepili do mózgów małp - zlokalizowanych w dokładnych miejscach w korze przedczołowej, które strzelały niezawodnie, gdy prawidłowo dopasowały obraz - aby później wyzwolić te neurony, replikując wzorce strzelania, wyniki były dramatyczne.
„Urządzenie protetyczne przypomina„ przestawienie przełącznika ”w celu podjęcia decyzji w czasie rzeczywistym” - powiedział Sam Deadwyler, profesor fizjologii i farmakologii w Wake Forest i jeden z autorów badania. Pod wpływem kokainy proteza została przywrócona, a nawet poprawiona w porównaniu z linią podstawową, przy czym małpy wybierają prawidłowy obraz o 10 procent częściej niż wcześniej.
„Na podstawie wyników tego badania mamy nadzieję, że w przyszłości rozwinie się wszczepialna neuroproteza, która może pomóc ludziom wyzdrowieć z niedoborów poznawczych spowodowanych uszkodzeniami mózgu” - powiedział profesor Wake Forest Robert E. Hampson, główny autor badania.
Można sobie jednak wyobrazić, że pokusa protez neuronowych może być na tyle silna, że kiedyś spodoba się innemu tłumowi - zamiast tych, którzy doznali udaru lub uszkodzenia, ludzie po prostu szukają przewagi konkurencyjnej. Może to zabrzmieć zbyt daleko, ale w dobie leków „neuroenergetycznych” i ciągle rosnącej chirurgii plastycznej nie wiadomo, dokąd zmierza koncepcja neuronowej protetyki.
