Asiaan liittyvä sisältö
- Nämä tutkijat haluavat vapauttaa armeijan ruokaravinteita tuhoamaan kokaiiniviljelmiä
Stimuloimalla hermoaktiivisuutta elektrodeilla, tutkijat paransivat reesusapinojen henkisiä taitoja kokaiinin vaikutuksen alaisena. Kuva Wikimedia Commonsin / JM Gargin kautta
Kuluneen vuoden aikana olemme keksineet yhä hienostuneempia proteesien raajoja, korvia ja silmiä - ideoita ja keksintöjä, jotka näyttivät kerran niin mielikuvituksellisilta, että kuuluivat tieteiskirjallisuuden valtakuntaan. Nyt tutkijaryhmä Pohjois-Carolinassa sijaitsevassa Wake Forest -yliopistossa menee askeleen eteenpäin kehittääkseen proteesin monimutkaisimmalle elimelle: mielen.
Kuten tänään Journal of Neural Engineering -julkaisussa julkaistussa lehdessä paljastettiin, tutkijat loivat tavan manipuloida reesusapinojen hermoaktiivisuutta auttaakseen heitä päätöksenteossa, kun heidän kognitiiviset kykynsä heikentyivät kokaiinin antamisen vuoksi. Tutkijoiden mukaan tutkimukset voisivat joskus johtaa uuteen tapaan auttaa ihmisiä, joiden kognitiiviset kyvyt ovat heikentyneet sairauksiin tai vammoihin.
Apujen päätöksenteon kykyjen perustamiseksi tutkijat kouluttivat heitä suorittamaan yksinkertaisen vastaavan tehtävän tietokoneella. Koska jokainen tutkimuksessa käytetyistä viidestä apinasta katsoi tietokoneen näyttöä, heille näytettiin yksi ClipArt-kuva, sitten näyttö tyhjeni minuutti tai kaksi. Myöhemmin alkuperäinen kuva tuli takaisin yhdestä seitsemään muuta kuvaa.
Samanaikaisesti apinoiden aseiden asemaa työtasolla tietokoneen edessä seurattiin kameran avulla, joka havaitsi UV-valon, joka poistui apinan käsien takaosaan kiinnitetystä erityisestä heijastimesta. Kameran havaitsema heidän kätensä sijainti digitalisoitiin ja syötettiin tietokoneeseen, joten kun he liikuttivat käsiään, tietokoneen näytön kohdistin liikkui, ikään kuin ne pitäisivät hiirtä.
Kun kuvat palasivat tietokoneen näytölle tyhjän aikavälin jälkeen, jos apinat siirtyivät kohdistimen osoitetun alkuperäisen kuvan päälle, he palkittiin pisaralla mehua tipulla, joka oli heidän suunsa lähellä. Useiden kuukausien aikana jokainen apina sai tehtäväkseen ripustuksen ja koulutti, kunnes he pystyivät valitsemaan oikean kuvan 40 - 75 prosenttia ajasta, näytettyjen valokuvien lukumäärästä riippuen.
Sovittamisen aikana tutkijat kuitenkin tarkkailivat tarkkaan apinoiden hermokuvioita rekisteröintisylintereillä, jotka oli istutettu eläinten etupintakuoreen, aivojen alueelle, jonka tiedetään olevan aktiivinen päätöksentekoa tehtäessä. Tutkijat havaitsivat, että samat hermoaktiivisuusmallit tapahtuivat luotettavasti tällä alueella aina kun apinat suorittivat tehtävän onnistuneesti ja harvemmin, kun apinat valitsivat väärän kuvan.
Seuraavaksi asiat muuttuivat mielenkiintoisiksi: Kun apinat katsoivat kuvia ja siemailivat mehua, tutkijat pistivät salaisia kokaiinia salaa. Koska huumeiden tiedetään häiritsevän sellaista jatkuvaa keskittymis- ja päätöksentekotaitoa, joka on välttämätöntä tietokoneen vastaavan tehtävän saattamiseksi oikeaksi, apinoiden onnistumisaste heikentyivät ennustettavasti ja he valitsivat oikean kuvan 13 prosenttia harvemmin kuin ennen kokaiinin antamista. .
Kun tutkijat käyttivät elektrodeja, jotka he olivat aiemmin istuttaneet apinoiden aivoihin - jotka sijaitsivat tarkkoissa kohdissa prefrontaalisen aivokuoren sisällä, joka oli ampunut luotettavasti, kun ne sopivat kuvaan oikein, laukaistakseen nämä neuronit myöhemmin, toistaen ampumiskuviot, tulokset olivat dramaattisia.
"Proteesilaite on kuin" kytkimen kääntäminen "päätöksen käynnistämiseksi reaaliajassa", sanoi Sam Deadwyler, Wake Forestin fysiologian ja farmakologian professori ja yksi tutkimuksen kirjoittajista. Kokaiinin vaikutuksen alaisena proteesi palautui ja parani jopa verrattuna lähtötilaan, apinoilla valittaessa oikeaa kuvaa 10 prosenttia aiemmin useammin.
"Tämän tutkimuksen tulosten perusteella toivomme tulevaisuudessa kehittää implantoitavan neuroproteesin, joka voi auttaa ihmisiä toipumaan aivovammojen aiheuttamista kognitiivisista puutteista", kertoi Wake Forest -professori, tutkimuksen pääkirjailija Robert E. Hampson.
On kuitenkin ajateltavissa, että hermoproteesien houkutus voisi olla tarpeeksi vahva, jotta joskus vetoaa toiseen väkijoukkoon - aivohalvauksen tai vaurion kärsineiden sijaan ihmiset etsivät yksinkertaisesti kilpailuetua. Se voi kuulostaa kauashautolta, mutta "hermostoa parantavien" lääkkeiden ja jatkuvasti kasvavan plastiikkakirurgian aikakaudella ei ole mitään kertovaa, mihin hermoproteesin käsite saattaa mennä.
