211service.com
Naukowcy wykorzystują moc połączonych w sieć mózgów małp i szczurów
Nowe badania dowodzą, że dwie głowy są rzeczywiście lepsze niż jedna, przynajmniej w wykonywaniu pewnych prostych zadań obliczeniowych.
Praca pokazuje po raz pierwszy, że wiele mózgów zwierząt można połączyć w sieć i wykorzystać do wykonywania określonego zachowania, mówi miguel nicolelis , profesor neurobiologii i inżynierii biomedycznej na Duke University oraz ekspert w dziedzinie interfejsów mózg-maszyna. Mówi, że ten rodzaj wspólnego interfejsu mózg-maszyna może być potencjalnie przydatny dla pacjentów z uszkodzeniem mózgu, a także rzucić światło na to, jak mózgi zwierząt współpracują ze sobą, aby wykonywać zbiorowe zachowania.
Nicolelis i jego koledzy opublikowali dziś dwa oddzielne badania, z których jedno dotyczyło: szczury i inne obejmujące małpy , które opisują eksperymenty na sieciach mózgów i ilustrują, w jaki sposób można wykorzystać takie mózgi do łączenia sygnałów elektrycznych z neuronów wielu zwierząt w celu wykonywania zadań. Sieci mózgowe szczura często działały lepiej niż pojedynczy mózg, twierdzą naukowcy, a w eksperymencie na małpach mózgi trzech osób współpracowały, aby wykonać zadanie oparte na rzeczywistości wirtualnej, zbyt skomplikowane, aby mógł je wykonać jeden.
Aby zbudować sieć mózgową, naukowcy najpierw wszczepili mikroprzewodowe macierze elektrod, które mogą rejestrować sygnały, a także dostarczać impulsy stymulacji elektrycznej do neuronów w tym samym regionie w wielu mózgach szczurów. W przypadku eksperymentu na szczurach, następnie fizycznie połączyli pary szczurzych mózgów poprzez interfejs mózg-mózg (patrz Rats Communicate Through Brain Chips ). Po połączeniu grup składających się z trzech lub czterech szczurów, naukowcy dostarczali przepisane impulsy elektryczne poszczególnym szczurom, częściom grupy lub całej grupie i rejestrowali wyniki.
Naukowcy przetestowali zdolność sieci mózgowych szczura do wykonywania podstawowych zadań obliczeniowych. Na przykład, dostarczając wzory impulsów elektrycznych wyprowadzone z obrazu cyfrowego, zarejestrowali wyjścia elektryczne i zmierzyli, jak dobrze sieć neuronów przetworzyła ten obraz. W innym teście naukowcy dostarczyli informacje o ciśnieniu barometrycznym i temperaturze, a sieć mózgowa obliczyła prawdopodobieństwo deszczu. Sieci mózgowe były konsekwentnie lepsze niż pojedynczy mózg, zwłaszcza gdy zadanie obejmowało więcej niż jeden krok obliczeniowy.
W eksperymencie z małpami naukowcy połączyli dwa lub trzy mózgi, aby wykonać wirtualne zadanie motoryczne w trzech wymiarach. Po wszczepieniu elektrod wykorzystali nagrody, aby wyszkolić poszczególne małpy, aby poruszały wirtualnym ramieniem do celu na ekranie. Poszczególny mózg małpy nie jest w stanie poruszać ramieniem w trzech wymiarach, mówi Nicolelis, więc każda małpa nauczyła się manipulować ramieniem w określonej podprzestrzeni wirtualnej przestrzeni trójwymiarowej. Mówi, że większego zadania nie da się ukończyć, jeśli co najmniej dwa mózgi nie współpracują ze sobą i nie osiągną stosunkowo wysokiego poziomu synchronizacji.
Naukowcy umieścili trzy małpy w oddzielnych pokojach z ekranami, rejestrowali sygnały elektryczne, gdy zwierzęta wykonywały swoje zadania, a następnie używali komputera do łączenia sygnałów wyjściowych. Chociaż małpy nie wiedziały, że współpracują, mówi Nicolelis, ich mózgi bardzo szybko się zsynchronizowały i z czasem coraz lepiej poruszały się ramieniem.
Nicolelis mówi, że zjawisko, które doprowadziło do tej synchronizacji, może mieć ważne implikacje biomedyczne. Współużytkowane interfejsy mózg-maszyna, takie jak te przedstawione tutaj, pozwolą otworzyć nowe horyzonty dla zastosowań klinicznych, mówi. Sugeruje na przykład, że być może osoby z niepełnosprawnością neurologiczną mogłyby dzielić zdrową aktywność mózgu z innymi i wspólnie wykonywać ćwiczenia neurorehabilitacyjne oparte na wirtualnej rzeczywistości.