Odzyskiwanie utraconej funkcji mózgu

Jak zrobić elektroniczną protezę mózgu, która mogłaby przywrócić zdolność do tworzenia długotrwałych wspomnień? Ostatnie eksperymenty Theodore'a Bergera i jego współpracowników, w tym Sama Deadwylera z Wake Forest Baptist Medical Center w Winston-Salem w Karolinie Północnej i naukowców z University of Kentucky w Lexington, zaczęły opisywać, jak można to zrobić.

W zeszłym roku zespół wykazał, że implant, który rejestruje aktywność jednego zestawu neuronów i kieruje aktywnością innego, może zastąpić utraconą funkcję mózgu u małp. Naukowcy wykorzystali szereg elektrod do pomiaru aktywności elektrycznej neuronów w korze przedczołowej zwierząt, regionie mózgu zaangażowanym w podejmowanie decyzji, który kieruje wieloma rodzajami reakcji poznawczych związanych z pamięcią. Pięć małp zostało wyszkolonych do wykonania zadania pamięciowego, w którym pokazano im obraz na ekranie, a następnie musiały użyć ruchów dłoni, aby skierować kursor na ten obraz, gdy następnie pokazano im kolekcję obrazów clipart.

Aktywność neuronowa małp była rejestrowana przez maleńkie urządzenie elektroniczne w obudowie ceramicznej i przekazywana do zewnętrznego komputera. W pierwszej części eksperymentu naukowcy przeanalizowali aktywność mózgu, którą zarejestrowali z kory mózgowej. Ale potem przyszła najtrudniejsza część. Pamięć powstaje, gdy jeden zestaw neuronów przetwarza sygnały z innego zestawu, ale jak odtworzyć to przetwarzanie w urządzeniu elektronicznym? Najpierw musisz dowiedzieć się, jakiego kodu używa mózg. Na podstawie wstępnych nagrań zespół badawczy był w stanie ekstrapolować tak zwany model MIMO – skrót od wielu wejść/wielu wyjść. Ten rodzaj modelu matematycznego może scharakteryzować wzorce odpalania neuronów wykryte przez implant elektrody i po przetworzeniu wzorców wypluć sygnały, które instruują inne neurony, aby utworzyły odpowiednią pamięć.

Aby zademonstrować, że ich model działa, naukowcy podali małpom kokainę. Małpy uzależnione od kokainy miały problem z zapamiętaniem prawidłowego obrazu. Ale z implantem na miejscu i modelem MIMO tłumaczącym przychodzące sygnały i przesyłającym dane z powrotem do innego zestawu neuronów, byli w stanie wybrać właściwy obraz mniej więcej tak niezawodnie jak zwykle, jeśli nie nieco bardziej.

Ale jak lekarz mógłby zastąpić funkcję mózgu, taką jak zdolność do tworzenia długotrwałych wspomnień, którą ktoś już utracił? W takim przypadku nie byłoby możliwe proste naśladowanie poprzedniego przykładu pracy mózgu danej osoby i powielenie go w urządzeniu elektronicznym. Wstępne prace sugerują jednak, że nagranie z mózgu zdrowej osoby może być wykorzystane u rannych lub chorych. Nagraliśmy od wielu gryzoni i byliśmy w stanie wyprowadzić ogólny model dla niektórych rodzajów przetwarzania, mówi Deadwyler. Zespół badawczy będzie musiał sprawdzić, czy te same zasady dotyczą naczelnych. Jeśli tak, może to oznaczać, że model MIMO można wykorzystać do utworzenia ogólnego wzorca, który przypominałby rodzaj przetwarzania, które większość z nas wykonuje w odniesieniu do niektórych rodzajów zadań, mówi Deadwyler.

ukryć