Εάν κάποιος έχει κατεστραμμένο νεφρό, ένας δότης μπορεί να τους δώσει ένα εφεδρικό όργανο έτσι ώστε να μπορούν να ζήσουν και οι δύο άνθρωποι. Τώρα, τι γίνεται αν θα μπορούσατε να κάνετε κάτι παρόμοιο για έναν φίλο με έναν εγκεφαλικό επεισόδιο;
σχετικό περιεχόμενο
- Πώς ένα διαφανές ψάρι μπορεί να βοηθήσει στην αποκωδικοποίηση του εγκεφάλου
- Αυτό το εργαλείο κεφαλής μπορεί να βοηθήσει στη θεραπεία της νόσου του Πάρκινσον;
Στα πρόσφατα εργαστηριακά πειράματα, ο Miguel Nicolelis και οι συνάδελφοί του συνένωσαν τους εγκεφάλους πολλαπλών πιθήκων και αρουραίων για να λειτουργήσουν ως δίκτυα που έχουν κοινά "μυαλά" ικανά να χειραγωγούν συνεργάσιμα ένα εικονικό βραχίονα και να κάνουν υπολογισμούς και αποφάσεις. Ο Nicolelis ελπίζει ότι η σύνδεση του ανθρώπινου εγκεφάλου με τον τρόπο αυτό θα μπορούσε να αποδεσμεύσει μια ισχυρή νέα σειρά νευρολογικών εργαλείων που θα μπορούσαν να βοηθήσουν να θεραπεύσουν ανθρώπους με παθήσεις από τη νόσο του Πάρκινσον έως την παράλυση.
«Προσπαθούμε ένα εντελώς νέο πεδίο αποκατάστασης του εγκεφάλου», εξηγεί ο Nicolelis, διευθυντής του Κέντρου Νευροηλεκτρονικής του Πανεπιστημίου Duke. «Θα προσπαθήσουμε να δράσουμε στα κυκλώματα του εγκεφάλου και να βελτιώσουμε πραγματικά τη λειτουργική δραστηριότητα του εγκεφάλου».
"Έχουμε την τάση να ξεχνάμε ότι ο εγκέφαλος είναι μία από τις πιο υπολογιστικά ισχυρές συσκευές που έχουν αναπτυχθεί ποτέ", προσθέτει ο Andrea Stocco από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Για τα πράγματα που έχουν αναπτυχθεί για να κάνουν, όπως την αίσθηση μιας σκηνής που βλέπουμε για πρώτη φορά ή που ελέγχουν περίπλοκες κινήσεις των άκρων μας, είναι απλά ασυναγώνιστη. Τώρα ο Nicolelis δείχνει ότι μπορούμε να συνδυάσουμε την υπολογιστική ισχύ που έχει ο εγκέφαλος να λύσει ενδεχομένως τα είδη των άσχημα καθορισμένων προβλημάτων που είναι πραγματικά δύσκολα για το λογισμικό μας, αλλά είναι εύκολο να λύσουμε το βιολογικό μας υλικό, τους νευρώνες μας ».
Οι διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής βρίσκονται εδώ και περίπου δύο δεκαετίες και η τεχνολογία βρίσκει χρήσεις σε διάφορες ιατρικές θεραπείες. Για παράδειγμα, ορισμένες συσκευές χρησιμοποιούν την ηλεκτρική έξοδο του εγκεφάλου, που μεταφράζεται από έναν υπολογιστή, για να επιτρέπουν στους ανθρώπους να ελέγχουν προσθετικά ή να χειρίζονται μια αναπηρική καρέκλα. Αλλά οι προηγούμενες εργασίες αφορούσαν μόνο έναν φορέα εκμετάλλευσης. Ο Nicolelis ελπίζει να μάθει εάν περισσότερα από ένα θέματα θα μπορούσαν να λειτουργήσουν από κοινού ως μια κοινή διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής για την ενίσχυση της νευρικής δραστηριότητας.
Η ομάδα του εγκατέστησε τρεις πιθήκους με εμφυτευμένα ηλεκτρόδια που παρακολουθούσαν και κατέγραψαν νευρική δραστηριότητα, τα οποία στη συνέχεια θα μπορούσαν να συνδυαστούν με έναν υπολογιστή. Οι πίθηκοι σταθμεύονταν σε ξεχωριστούς χώρους, ο καθένας με ψηφιακή οθόνη στην οποία ο πίθηκος μπορούσε να χρησιμοποιήσει τη διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής για να χειριστεί έναν εικονικό βραχίονα προς ανταμοιβή. Σε μερικές δοκιμασίες, οι πίθηκοι μοιράζονταν τον έλεγχο του βραχίονα, ενώ σε άλλες το καθένα ελέγχει την κίνηση σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Κανένα από τα ζώα δεν ήξερε ότι συνεργάζονταν για να μετακινήσουν το χέρι. Εκπληκτικά, όχι μόνο κατάφεραν να επιτελέσουν το έργο, αλλά βελτίωσαν με την πρακτική.
"Αποδεικνύεται, προφανώς, ότι μόνο με την οπτική ανατροφοδότηση και τη λήψη ανταμοιβής για την εκτέλεση μιας δράσης, αυτά τα ζώα μπορούν πραγματικά να συγχρονίσουν τους εγκεφάλους τους, και μπορούν να μάθουν να ικανοποιούν τις απαιτήσεις ενός συγκεκριμένου έργου", λέει ο Nicolelis, η ομάδα του οποίου περιέγραψε τα αποτελέσματα την περασμένη εβδομάδα στις επιστημονικές εκθέσεις .
"Οι πίθηκοι, που εργάζονται μαζί, ήταν πιο αργά για να ολοκληρώσουν το έργο από ό, τι μπορεί να κάνει οποιοσδήποτε από αυτούς να χειριστεί ένα joystick-αλλά μαθαίνονταν εξίσου γρήγορα", λέει η Stocco. "Αυτό είναι εκπληκτικό, και φαίνεται να σημαίνει ότι για τον εγκέφαλο, αυτό το πρόβλημα γίνεται τόσο εύκολο να ερμηνευτεί όπως οποιοδήποτε πρόβλημα αισθητικού συντονισμού κινητήρα. Από αυτή τη σπουδαία αρχή μπορείτε να δείτε πώς θα μπορούσατε να δημιουργήσετε πιο πολύπλοκα καθήκοντα που οι πίθηκοι θα μπορούν να δουλεύουν καλύτερα από ό, τι θα μπορούσε να κάνει ο καθένας από μόνες τους ».
Σε ένα ξεχωριστό πείραμα που περιγράφεται επίσης στις Επιστημονικές Εκθέσεις, τέσσερις αρουραίοι συνδέθηκαν σωματικά με ένα μικροσκοπικό για να διερευνήσουν πώς οι εγκέφαλοί τους συνεργάστηκαν ως μια δικτυωμένη μονάδα για την αντιμετώπιση μιας σειράς προβλημάτων. Οι αρουραίοι τροφοδοτούν ηλεκτρικούς παλμούς πληροφοριών και επιβραβεύονται όταν συγχρονίζουν τους εγκεφάλους τους. Έλαβαν επίσης δεδομένα, όπως θερμοκρασία και βαρομετρική πίεση. Οι αρουραίοι αποθηκεύτηκαν, ανακτήθηκαν και μοιράστηκαν αυτές τις πληροφορίες, επιτρέποντας στον ιστό τους να αποδίδει καλύτερα σε αναλύσεις όπως η πρόβλεψη καιρού από έναν και μόνο ασύρματο ποντικό.
"Αυτό που έκαναν πραγματικά έσπρωξε το φάκελο και το βρήκα συναρπαστικό", λέει ο Stocco, ο οποίος έκανε ιστορία πριν από δύο χρόνια, με τον συνάδελφο Rajesh Rao, με την πρώτη απομακρυσμένη διεπαφή ανθρώπου-εγκεφάλου. Ο Rao έστειλε ένα σήμα του εγκεφάλου μέσω του διαδικτύου, το οποίο μετέφερε το χέρι του Stocco, ακόμα και όταν καθόταν σε ένα δωμάτιο στην πανεπιστημιούπολη.
Ο Nicolelis υποδεικνύει ότι οι άνθρωποι μπορούν ήδη να εμπλακούν σε μια φυσική μορφή ανταλλαγής εγκεφάλων όταν υποβάλλονται σε κοινή ανατροφοδότηση - χωρίς να συνειδητοποιούν ότι συμβαίνει. "Το ενδιαφέρον είναι ότι αυτό συμβαίνει πιθανότατα μαζί μας. Όταν βλέπουμε μια ταινία σε ένα θέατρο, αυτός ο τύπος ανατροφοδοσίας πιθανώς συγχρονίζει τους εγκεφάλους στο κοινό έτσι ώστε να έχουμε αυτές τις ομαδικές αντιδράσεις, γελώντας ή φωνάζοντας στις ίδιες στιγμές », λέει.
"Μπορεί επίσης να εξηγήσει γιατί ομάδες ανθρώπων μπορούν να συνεργαστούν για να επιτύχουν έναν κοινό στόχο, όπως μια αθλητική ομάδα για παράδειγμα, όπου συχνά παρακολουθούμε και λέμε ότι μια ομάδα τελικά παίζει σαν ομάδα και όχι σαν ένα μάτσο ατόμων. θέστε τα χέρια τους σε αυτό ακριβώς που είναι η χημεία που κάνει μια ποδοσφαιρική ομάδα να παίξει καλύτερα. Μπορεί να είναι ότι βρήκαμε τον μηχανισμό-συγχρονισμό της δράσης του εγκεφάλου ».
Η ομάδα του εργάζεται επί του παρόντος για προσπάθειες μετάφρασης της μελέτης πιθήκων σε μη επεμβατικές κλινικές πρακτικές για να συμβάλει ενδεχομένως στην αποκατάσταση παραλυμένων ανθρώπων μέσω της ομαδικής σκέψης και δράσης.
"Για παράδειγμα, στους παραπληγικούς ασθενείς μου παρατήρησα ότι ήταν πολύ δύσκολο να ξεκινήσετε την κατάρτιση χρησιμοποιώντας ένα σήμα του εγκεφάλου, επειδή ο εγκέφαλος μπορεί να ξεχάσει κυριολεκτικά ότι έχετε πόδια", εξηγεί. "Έτσι, μέρος αυτού του νευρολογικού αποτοξίνωσης είναι να χρησιμοποιήσετε έναν άλλο εγκέφαλο για να επαναφέρετε την έννοια στους εγκεφάλους των ασθενών. Θα μπορούσαμε ενδεχομένως να έχουμε έναν φυσιοθεραπευτή ή ακόμα και τους συγγενείς του ασθενούς να βοηθήσουν κατά τη διάρκεια της φάσης της κατάρτισης συνδυάζοντας βασικά τις δραστηριότητες του εγκεφάλου τους με τις δραστηριότητες του εγκεφάλου του ασθενούς ».
