يقوم علماء الأعصاب بتأسيس شبكات من الدماغ إلى الدماغ في القرود ، والقوارض

يقوم علماء الأعصاب بتأسيس شبكات من الدماغ إلى الدماغ في القرود ، والقوارض

Miguel Nicolelis: Brain-to-brain communication has arrived. How we did it (أبريل 2019).

Anonim

قدم علماء الأعصاب في جامعة ديوك نموذجًا جديدًا لواجهات آلة الدماغ التي تحقق في الخصائص الفيزيولوجية وقدرة دوائر الدماغ على التكيف ، وكيف يمكن أن تعمل أدمغة اثنين أو أكثر من الحيوانات معا لإكمال المهام البسيطة.

هذه الشبكات الدماغية ، أو Brainets ، موصوفة في مقالتين ستنشر في 9 يوليو 2015 ، مسألة التقارير العلمية . في تجارب منفصلة ذكرت في المجلة ، ترتبط أدمغة القرود وأدمغة الفئران ، مما يسمح للحيوانات لتبادل المعلومات الحسية والحركية في الوقت الحقيقي للسيطرة على الحركة أو الحسابات الكاملة.

في أحد الأمثلة ، ربط العلماء بين أدمغة قرود المكاك القاطنة ، الذين عملوا معاً للتحكم في حركات ذراع الصورة الرمزية الافتراضية على شاشة رقمية أمامهم. سيطر كل حيوان على اثنين من ثلاثة أبعاد للحركة لنفس الذراع حيث قاما بتوجيهها معًا لمس هدف متحرك.

في تجربة القوارض ، شبك العلماء بأربعة أجنة الجرذان كاملة المهام الحسابية البسيطة التي تنطوي على التعرف على الأنماط ، وتخزين واسترجاع المعلومات الحسية ، وحتى التنبؤ بالطقس.

تعتبر واجهات الدماغ والجهاز (BMIs) أنظمة حاسوبية تسمح للأفراد باستخدام إشارات دماغهم للتحكم مباشرة في تحركات الأجهزة الاصطناعية ، مثل الأسلحة الآلية ، الهيكل الخارجي أو الصور الرمزية الافتراضية.

قام باحثو Duke ، الذين يعملون في مركز الهندسة العصبية ، ببناء BMIs سابقًا لالتقاط وإرسال إشارات دماغية للفئران الفردية ، والقرود ، وحتى البشر إلى الأجهزة الاصطناعية.

وقال ميجيل نيكولس ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، "هذا هو أول دليل على وجود واجهة مشتركة بين آلة الدماغ ، وهو نموذج تم ترجمته بنجاح على مدى العقود الماضية من الدراسات في الحيوانات إلى التطبيقات السريرية". مدير مركز الهندسة العصبية في كلية الطب بجامعة ديوك وكبير الباحثين في الدراسة. "نتوقع أن تتبع BMIs نفس المسار ، ويمكن أن تترجم قريبا إلى الممارسة السريرية".

لإكمال التجارب ، قام نيكوليليس وفريقه بتجهيز الحيوانات بمصفوفات مزروعة في قساوتهم الحركية والحركية الجسدية لالتقاط ونقل نشاط الدماغ.

بالنسبة إلى تجربة واحدة تم تسليط الضوء عليها في مقال الرئيسيات ، قام الباحثون بتسجيل النشاط الكهربائي لأكثر من 700 خلية عصبية من أدمغة ثلاثة قرود بينما كانوا يتحركون ذراعًا افتراضية نحو الهدف. في هذه التجربة ، يسيطر كل قرد على عقدين من ثلاثة أبعاد (أي المحور السيني والمحور الصادي ؛ انظر الفيديو) للذراع الظاهري.

لا يمكن للقرود أن تنجح إلا عندما يقوم اثنان على الأقل بمزامنة أدمغتها لإنتاج إشارات ثلاثية الأبعاد مستمرة تحرك الذراع الظاهري. وعندما اكتسبت الحيوانات خبرة وتدريب أكبر في المهمة الحركية ، وجد الباحثون أنهم تكيفوا مع التحدي.

استخدمت الدراسة الموصوفة في الورقة الثانية مجموعات من ثلاثة أو أربعة فئران تم ربط أدمغتها عبر صفيفات ميكروية في القشرة الحسية الجسدية للدماغ واستقبلت ونقل المعلومات عبر تلك الأسلاك.

في إحدى التجارب ، تلقت الفئران معلومات حول درجة الحرارة والضغط الجوي وتمكنت من دمج المعلومات مع الفئران الأخرى للتنبؤ باحتمالية زيادة أو انخفاض المطر. في ظل بعض الشروط ، لاحظ المؤلفون أن الجرذ Brainet يمكن أن يؤدي على نفس المستوى أو أفضل من فأر واحد من تلقاء نفسها.

تدعم هذه النتائج المطالبة الأصلية من نفس المجموعة التي قد تكون Brainets بمثابة أسرة اختبار لتطوير أجهزة الكمبيوتر العضوية التي تم إنشاؤها بواسطة التواصل بين أدمغة الحيوانات متعددة مع أجهزة الكمبيوتر.

يعمل نيكوليليس وزملاؤه في مشروع Walk Again ، الذي يوجد مقره في مختبر المشروع في البرازيل ، حالياً على Brainet بشرية غير غازية لاستخدامها في تدريب إعادة التأهيل العصبي لدى المرضى المصابين بالشلل.