Jos joku munuainen on vaurioitunut, luovuttaja voi antaa hänelle varaelimen, jotta molemmat ihmiset voivat elää. Entä jos voisit tehdä jotain vastaavaa ystävälle, jolla on vajavaiset aivot?
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuinka läpinäkyvä kala voi auttaa aivojen dekoodaamista
- Voisiko tämä päälaite auttaa Parkinsonin taudin hoidossa?
Viimeaikaisissa laboratoriokokeissa Miguel Nicolelis ja hänen kollegansa sulauttivat monien apinojen ja rottien aivot toimimaan “aivotena” - jaetut verkot, jotka pystyvät manipuloimaan yhteistyössä virtuaalivarren ja tekemään laskelmia ja päätöksiä. Nicolelis toivoo, että ihmisen aivojen yhdistäminen tällä tavalla voisi vapauttaa tehokkaan uuden neurologisten työkalupaketin, joka voi auttaa parantamaan ihmisiä, joilla on vaivoja Parkinsonin halvauksesta.
"Yritämme aivojen kuntoutuksen täysin uutta kenttää", selittää Duke Universityn Neuro-tekniikan keskuksen johtaja Nicolelis. "Yritämme toimia aivojen piireissä ja parantaa todellisesti aivojen toiminnallista aktiivisuutta."
"Meillä on taipumus unohtaa, että aivot ovat yksi laskennallisesti tehokkaimmista laitteista, joita koskaan kehitetty", lisää Andrea Stocco Washingtonin yliopistosta, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. ”Asioissa, joita se on kehitetty tekemään, kuten näyttämään kohtaus, jonka näemme ensimmäistä kertaa tai ohjaamaan raajojen monimutkaisia liikkeitä, se on vain lyömätön. Nyt Nicolelis osoittaa, että voimme yhdistää laskentatehon, joka aivojen on mahdollisesti ratkaista sellaisia huonosti määriteltyjä ongelmia, jotka ovat todella vaikeita ohjelmistollemme, mutta helppoja biologisen laitteiston, neuroniemme, ratkaista. "
Aivo-kone-rajapinnat ovat olleet olemassa jo noin kaksi vuosikymmentä, ja tekniikka on löytämässä käyttökohteita monissa lääketieteellisissä hoidoissa. Jotkut laitteet esimerkiksi käyttävät aivojen sähköä, tietokoneen kääntämää, jotta ihmiset voivat valvoa proteesia tai manipuloida pyörätuolia. Mutta aiemmassa työssä oli vain yksi operaattori. Nicolelis toivoi voivansa oppia, voisiko useampi kuin yksi koehenkilö toimia yhdessä jaettuna aivo-kone-rajapinnana hermoaktiivisuuden lisäämiseksi.
Hänen tiiminsä varustettiin kolme apinaa implantoiduilla elektrodeilla, jotka tarkkailivat ja tallensivat hermoaktiivisuutta, jotka sitten voitiin yhdistää tietokoneella. Apinat sijoitettiin erillisiin huoneisiin, joissa jokaisessa oli digitaalinen näyttö, jolla apina pystyi käyttämään aivokoneen käyttöliittymäänsä manipuloidakseen virtuaalista käsivartta palkinnon saamiseksi. Joissakin kokeissa apinat jakoivat käsivarren hallinnan, kun taas toisissa apinat kontrolloivat liikettä tiettyyn suuntaan. Kukaan eläimistä ei tiennyt tekevänsä yhteistyötä käsivarren siirtämiseksi. Hämmästyttävää, että he eivät vain suorittaneet tehtävää, vaan myös paranneet käytännössä.
"Ilmeisesti käy ilmi, että pelkästään visuaalisella palautteella ja palkkion saamisesta toiminnan suorittamisesta nämä eläimet voivat todella synkronoida aivonsa ja oppia vastaamaan tietyn tehtävän vaatimuksiin", sanoo Nicolelis, jonka joukkue kuvaili. viime viikon tulokset tieteellisissä raporteissa .
"Yhdessä toimivat apinat olivat hitaammin suorittaneet tehtävän kuin mitä kukin heistä voisi tehdä manipuloimalla ohjainta - mutta he oppivat täsmälleen yhtä nopeasti", Stocco sanoo. ”Se on hämmästyttävää, ja näyttää siltä, että aivoille tämä ongelma tulee yhtä helpoksi tulkita kuin mikä tahansa aistimoottorin koordinaation ongelma. Tästä mahtavasta alusta alkaen voit nähdä, kuinka saatat luoda monimutkaisempia tehtäviä, jotka apinat pystyvät tekemään paremmin työskennellessään yhdessä kuin mikään heistä voisi tehdä itse. "
Erillisessä kokeessa, joka on kuvattu myös tieteellisissä raporteissa, neljä rottaa yhdistettiin fyysisesti mikropalaan tutkiakseen kuinka heidän aivonsa toimivat yhdessä verkottuneena yksikönä ratkaistakseen joukon ongelmia. Rotille annettiin sähköisiä informaatiopulsseja ja palkitaan, kun ne synkronoivat aivonsa. He saivat myös tietoja, kuten lämpötila ja ilmanpaine. Rotat tallensivat, hakivat ja jakoivat nämä tiedot - jotta niiden aivot pystyvät toimimaan paremmin sääennusteiden kaltaisissa analyyseissä kuin yksi langaton rotta.
"He tekivät todella kirjekuoren työntämisen, ja pidin siitä kiehtovaa", sanoo Stocco, joka teki historian kaksi vuotta sitten yhdessä kollegansa Rajesh Raon kanssa ensimmäisestä etäyhteydestä ihmisille ihmisille. Rao lähetti Internetin välityksellä aivosignaalin, joka liikutti Stoccon kättä jopa istuessaan huoneessa kampuksen yli.
Nicolelis ehdottaa, että ihmiset voivat jo harjoittaa aivojen jakamisen luonnollista muotoa, kun heille annetaan yhteistä palautetta - tajuamatta sitä tapahtuvan. ”Mielenkiintoinen asia on, että tämä tapahtuu todennäköisesti koko ajan kanssamme. Kun katsomme elokuvaa teatterissa, tämäntyyppinen palaute synkronoi todennäköisesti yleisön aivot niin, että meillä on ryhmäreaktioita, nauraa tai itkee samoina hetkinä ", hän sanoo.
"Se voi myös selittää, miksi ihmisryhmät voivat tehdä yhteistyötä yhteisen tavoitteen saavuttamiseksi. Kuten esimerkiksi urheilujoukkue, jossa usein katsomme ja sanomme, että joukkue pelaa vihdoin joukkueena, ei kuin joukko yksilöitä. Kukaan ei ole oikeastaan laittaa kätensä siihen, mikä on se kemia, joka saa jalkapallojoukkueen pelaamaan paremmin. Voi olla, että olemme löytäneet mekanismin - aivojen toiminnan synkronoinnin. "
Hänen ryhmänsä työskentelee nyt yrityksissä kääntää apinatutkimus noninvasiivisiin kliinisiin käytäntöihin mahdollisesti auttaa kuntoutumaan halvaantuneita ihmisiä ryhmäajattelun ja toiminnan avulla.
"Esimerkiksi paraplegisissa potilaissani huomasin, että oli vaikea aloittaa harjoittelua aivosignaalin avulla, koska aivot voivat kirjaimellisesti unohtaa, että sinulla on jalat", hän selittää. Joten osa tätä neurologista kuntoutusta on käyttää toista aivoa viedäkseen konsepti uudelleen potilaiden aivoihin. Voisimme mahdollisesti saada fysioterapeutin tai jopa potilaan sukulaisia auttamaan harjoitteluvaiheessa yhdistämällä pohjimmiltaan heidän aivotoimintansa potilaan aivoihin. "
