Husk den ikoniske scene fra den første Star wars film, hvor R2-D2 projicerer et prinsesse Leia-hologram, bønfalder Obi-Wan Kenobi om at hjælpe hende? Lignende teknologi i den virkelige verden kan en dag gøre meget mere end at tilbyde sci-fi-advarsler; det kan potentielt også ændre liv. Og alt sammen takket være en lille smule hjernemanipulation.
På University of California i Berkeley har forskere haft travlt med at udforske måder at projicere et holografisk billede direkte ind i hjernen. Som de har opdaget, kan dette bruges til både at aflæse neural aktivitet og også til at stimulere den.
Anbefalede videoer
Resultaterne kunne betyde en dag at være i stand til at aktivere eller undertrykke tusindvis af neuroner på én gang; kopiere mønstre af reel hjerneaktivitet for at narre hjernen til at tro, at den har følt, set eller sanset noget. Så Star wars med et strejf af Matrixen eller Begyndelse, derefter!
"Vi har udviklet et system, der bruger laserlys, der både kan 'læse' hjerneaktivitet og 'skrive' hjerneaktivitet,"
Hillel Adesnik, en assisterende professor i molekylær- og cellebiologi, fortalte Digital Trends. "Systemet bruger principper for holografi: en metode til at generere tredimensionelle lysmønstre, som mange måske kender til i holografiske visninger. Målet med denne teknologi er at måle hjerneaktivitet i både sundhed og sygdom, så vi kan korrigere afvigende aktivitetsmønstre i realtid, og behandle en bred vifte af neurologiske lidelser.""Målet med denne teknologi er at måle hjerneaktivitet i både sundhed og sygdom."
Den holografiske projektionsteknologi fungerer ved hjælp af en LCD-skærm, der fungerer som et holografisk negativ til at forme laserlys til specialdesignede mønstre. Disse 40W laserstråler pulseres derefter utrolig hurtigt i 300 femtosekunder lange udbrud hvert mikrosekund. Målet er at pulsere disse hurtigt nok til at simulere de normale affyringshastigheder, der ses i hjernens cortex.
Indtil videre er teknikken med succes blevet demonstreret i mus. Det blev opnået ved at konstruere neuroner i musens hjerne, så de udtrykker proteiner, som skaber en kort stigning i aktivitet, når de bliver ramt af lys. På nuværende tidspunkt er det kun blevet udført på et lille stykke hjerne, der måler en halv millimeter kvadrat, men forskerne tror, de kunne skalere dette op. Og når de gør det, kan resultaterne være ekstraordinære.
Aktivering af hjerneceller med holografi
"I fremtiden, når genterapi har vist sig at være sikker hos mennesker, kan dette system spore hjerneaktivitet hos patienter med neurologiske lidelser, herunder epilepsi og skizofreni, hurtigt at identificere, hvornår hjerneaktivitet går galt, og derefter stimulere aktivitetsmønstre i hjernen for at korrigere denne aktivitet og blokere symptomerne på disse sygdomme," Adesnik fortsatte.
"Patienter, der har mistet funktionen af deres nethinder eller andre sanseorganer, kan bruge dette system til at genvinde synet."
"Mere generelt kunne denne teknologi også bruges til neurale proteser. Patienter, der har mistet funktionen af deres nethinder eller andre sanseorganer, kunne bruge dette system til at genvinde synet. I princippet kan det være muligt at tage billeddataene fra et hovedmonteret kamera og skrive denne aktivitet - efter passende transformation - som neural aktivitet direkte ind i hjernen for at give en person, der er blind, kunstig vision."
På samme måde sagde Adesnik, at det måske er muligt for forskere at bruge denne udvikling til at muliggøre nye måder at kontrollere smarte proteser på, såsom robotarme.
Selvom denne forskning stadig er på et relativt tidligt stadie, kan den potentielt løse to af de største udfordringer, der findes inden for hjerne-maskine-grænseflader. Disse er den lave rumlige opløsning af eksisterende systemer, der er godkendt til menneskelig brug, og det faktum, at sådanne systemer typisk ikke skriver tilbage i sensorisk feedback. Dette er afgørende, hvis forskere ønsker at bygge værktøjer, der præcist giver os mulighed for at bruge vores hænder eller arme til at samle genstande op.
Næste for projektet? EN neural protese til mus, åbenbart.
"Vi planlægger at bruge dette system til at se, om vi kan helbrede modeller af kognitive sygdomme, såsom skizofreni," fortsatte Adesnik. "Men som grundlæggende neurovidenskabsmænd er vi også primært interesserede i at bruge dette system til at 'knække' de neurale koder for sensorisk perception."
:Vi ønsker at forstå, hvordan vores hjerne opbygger opfattelser af vores ydre verden gennem hele sproget af neuroner, som dybest set er en digital kode af nuller og ettaller i hundreder af millioner af hjerneceller. Vi tror på, at denne nye teknologi kan løse dette grundlæggende spørgsmål inden for neurovidenskab, fordi vi kan forsøge at generere kunstige opfattelser ved at skrive specifikke aktivitetsmønstre ind i hjernen og se hvad 'arbejder.'"
Et papir, der beskriver arbejdet var for nylig offentliggjort i tidsskriftet Nature Neuroscience.
Redaktørens anbefalinger
- Hjernestimulerende implantat kan skrue ned for Parkinsons symptomer efter behov
Opgrader din livsstilDigital Trends hjælper læserne med at holde styr på den hurtige teknologiske verden med alle de seneste nyheder, sjove produktanmeldelser, indsigtsfulde redaktionelle artikler og enestående smugkig.
