ZAP // Kozorovitskiy, Y., Rogers, A., Wu, M. ve diğerleri / Northwestern Üniversitesi; kovalvs / Depositphotos
İnce, esnek, kablosuz cihaz (25 sentlik bir madeni paranın yanında), bilgiyi doğrudan beyne iletmek için karmaşık ışık desenleri (“N” olarak temsil edilir) yayar.
Fareler, bir tür sinirsel Mors kodu olan ışık sinyallerini anlamlı bilgiler olarak yorumlamayı öğrendi. Çalışma yazarları, acil tıbbi uygulamalara sahip “devasa potansiyele sahip bir kelime dağarcığıdır” diyor.
Elektroniği insan beynine bağlamak bilim kurgu gibi geliyor. Ancak Northwestern Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bunu gerçeğe dönüştürdü: kablosuz bir cihaz yarattılar. bilgiyi doğrudan beyne gönderirışık desenleri kullanarak. Kablo yok. Beyin dokusunu kesen ameliyatlar yok. Sadece kafatasından ışık geçiyor.
Yeni cihaz ince ve esnek olup kafatasına, derinin altına yerleştiriliyor ve ışın yayıyor. belirli ışık dizileri kemik yoluyla, altındaki kortikal dokudaki özel olarak değiştirilmiş nöronları aktive eder.
Bilim adamları prosedürü çağırıyor transkranyal optogenetik. Geleneksel beyin implantlarına göre çok daha az invaziftir ve daha iyi nöroprostetiklerin önünü açabilir. Büyük soru şu: bir şey mi yaratıyorsunuz? otantik yapay algı Yoksa sadece bir Fareleri eğitmenin ustaca yolu?
Testlerde fareler şunu öğrendi: bu ışık sinyallerini yorumla anlamlı bilgi olarak Normal duyular (görme, duyma ve dokunma) tamamen bozulmadan kaldı.
Ancak hayvanlar belirli ışık kalıplarının bir anlam taşıdığını fark etti. Öğrendiler bir çeşit sinirsel Mors kodu — arılar gibi. Doğru modeli aldıklarında, doğru kapıyı seçtim odalarında ve bir ödül aldılar.
En etkileyici olanı şuydu ne kadar çabuk öğrendiler. Bu fareler yeni, tamamen yapay bir uyarana oldukça hızlı bir şekilde adapte oldular, çalışmanın yazarlarının altını çiziyor. ifade Northwestern Üniversitesi’nden.
O çalışmakgeçen hafta dergide yayınlandı Doğa Sinir Biliminörobiyologun önceki çalışmasına dayanmaktadır Yevgenia Kozorovitskiy ve biyoelektronik uzmanı John A. Rogers.
İki araştırmacının daha önce kullandığı cihazda yalnızca bir mikro LED bulunuyordu ve sınırlı davranışları kontrol etmekS. Bu yeni sürüm bile şunları içeriyor: Tek bir matriste 64 mikro LED. Her bir LED, insan saçından daha incedir; bu, iletişim yeteneklerinde büyük bir sıçramadır, diyor Bilim.
64 küçük ışığın önemi
Doğal duyusal deneyimler beyinde yalnızca bir noktayı harekete geçirmekle kalmaz; korteks boyunca dağılmış ağları da aydınlatır. Çalışmada kullanılan 64-LED tasarımı bu doğal desenleri taklit eder.
Araştırma ekibi beyne “karmaşık diziler” göndermeyi başardı. doğal duyumlar sırasında ortaya çıkan dağıtılmış aktiviteye benzer.
Araştırmanın ilk yazarına göre, Mingzheng WuLED’lerin farklı kombinasyonları yaratılıyor neredeyse sonsuz desenler. Araştırmacı, “Bu, devasa potansiyele sahip bir kelime dağarcığıdır” diye vurguluyor.
Tıbbi başvurular anında. Protez uzuvlu birini hayal edin. Bu cihaz doğrudan beyne duyusal geri bildirim göndermekyapay bir dokunma veya basınç hissi yaratır.
Cihaz şunları yapabilir: görmeyi veya duymayı geri kazanmaya yardımcı olunve hatta ilaç kullanmadan kronik ağrıyı kontrol altına alabilirsiniz. İnme rehabilitasyonu ve robotik uzuv kontrolü de faydalı olabilir.
Yevgenia Kozorovitskiy’e göre bu çalışma algıyla ilgili temel soruları ele alıyor. “Beynimiz sürekli olarak elektriksel aktiviteyi deneyimlere dönüştürüyor ve bu teknoloji bize şunları sağlıyor: bu sürece doğrudan erişin“, araştırmacının karşısına çıkıyor.
Gerçek içgörü mü yoksa sadece iyi bir eğitim mi?
Şimdi, zor sorular: Bu fareler aslında “yapay algı” yaşıyor ya da kendilerini öğrenmeyle sınırladılar bir ışık modelinin bir ödüle eşit olduğunu mu düşünüyorsunuz?
Araştırmacılar fareleri dört bölgedeki bir uyarı modelini bir tedaviyle ilişkilendirmeleri konusunda eğitti. Bu klasik koşullanma. Hayvanlar doğru kapıyı seçtiler ve ödülü aldılar. “Mesajı aldı“diyor Wu.
Bu ayrım önemliVe. Desenli ışık gerçekten bir şeye dokunma veya bir gölge görme hissinin yerini alabilir mi? Yoksa beyin sadece bunu soyut bir sembol olarak yorumla “Burada ödül var” ne anlama geliyor? Bu çok önemli bir fark.
Ne olacak desenler daha karmaşık hale geldiğinde? Ekip hâlâ test yapması gerektiğini itiraf ediyor kaç farklı desen beyin aslında öğrenebilir. Daha fazla LED’e ve daha dar aralıklara sahip gelecek sürümler, doğal hissi daha da yakınlaştırabilir. Ama henüz orada değiliz.
Yine de, ister gerçek algı olsun, ister sadece gelişmiş koşullandırma olsun, cihaz benzeri görülmemiş bir iletişim türü yaratır. Yaklaşık bir posta pulu büyüklüğünde ve sinirsel tercüman olarak çalışır.
Bir gün, Bu tercüman akıcı bir şekilde “konuşabilecek”sadece basit kodlarda değil, gerçek insan deneyiminin karmaşık dilinde de. Şimdilik farelere ışık düzenlerini anlamalarını öğretiyor. Bu sağlam bir ilk adım.