Erinnern Sie sich an die ikonische Szene vom ersten Moment Krieg der Sterne Film, in dem R2-D2 projiziert ein Prinzessin-Leia-Hologramm, Obi-Wan Kenobi anflehend, ihr zu helfen? Eine ähnliche Technologie in der realen Welt könnte eines Tages viel mehr leisten, als nur Science-Fiction-Warnungen anzubieten; Es könnte möglicherweise auch Leben verändern. Und das alles dank ein wenig Gehirnmanipulation.
An der University of California in Berkeley haben Forscher damit beschäftigt, Möglichkeiten zu erforschen, ein holographisches Bild direkt in das Gehirn zu projizieren. Wie sie herausgefunden haben, lässt sich damit sowohl die neuronale Aktivität ablesen als auch stimulieren.
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Die Ergebnisse könnten bedeuten, dass es eines Tages möglich sein könnte, Tausende von Neuronen gleichzeitig zu aktivieren oder zu unterdrücken; Kopieren von Mustern echter Gehirnaktivität, um dem Gehirn vorzutäuschen, dass es etwas gefühlt, gesehen oder gespürt hat. Also Krieg der Sterne mit einem Hauch von Die Matrix oder Beginn, Dann!
„Wir haben ein System mit Laserlicht entwickelt, das sowohl die Gehirnaktivität ‚lesen‘ als auch ‚schreiben‘ kann.“ Hillel Adesnik, ein Assistenzprofessor für Molekular- und Zellbiologie, sagte gegenüber Digital Trends. „Das System nutzt Prinzipien der Holographie: eine Methode zur Erzeugung dreidimensionaler Lichtmuster, die viele vielleicht von holographischen Displays kennen. Das Ziel dieser Technologie ist es, die Gehirnaktivität sowohl bei Gesundheit als auch bei Krankheit zu messen, damit wir dies tun können Korrigieren Sie abweichende Aktivitätsmuster in Echtzeit und behandeln Sie ein breites Spektrum neurologischer Erkrankungen Störungen.“
„Ziel dieser Technologie ist es, die Gehirnaktivität sowohl bei Gesundheit als auch bei Krankheit zu messen.“
Die holografische Projektionstechnologie nutzt einen LCD-Bildschirm, der als holografisches Negativ fungiert und Laserlicht in individuell gestaltete Muster formt. Diese 40-W-Laserstrahlen werden dann jede Mikrosekunde in 300 Femtosekunden langen Ausbrüchen unglaublich schnell gepulst. Das Ziel besteht darin, diese schnell genug zu pulsieren, um die normalen Feuerraten zu simulieren, die in der Hirnrinde beobachtet werden.
Bisher wurde die Technik erfolgreich an Mäusen demonstriert. Dies wurde erreicht, indem Neuronen im Gehirn der Maus so manipuliert wurden, dass sie Proteine exprimieren, die einen kurzen Aktivitätsschub erzeugen, wenn sie mit Licht getroffen werden. Bisher wurde es nur an einem winzigen Stück Gehirn durchgeführt, das nur einen halben Millimeter im Quadrat misst, aber die Forscher glauben, dass sie dies vergrößern könnten. Und wenn sie es tun, können die Ergebnisse außergewöhnlich sein.
Aktivierung von Gehirnzellen mit Holographie
„Wenn sich in Zukunft herausstellt, dass die Gentherapie beim Menschen sicher ist, könnte dieses System die Gehirnaktivität von Patienten mit neurologischen Störungen, einschließlich Epilepsie und Schizophrenie, verfolgen.“ „Erkennen Sie schnell, wenn die Gehirnaktivität schief läuft, und stimulieren Sie dann Aktivitätsmuster im Gehirn, um diese Aktivität zu korrigieren und die Symptome dieser Krankheiten zu blockieren“, so Adesnik Fortsetzung.
„Patienten, die die Funktion ihrer Netzhaut oder anderer Sinnesorgane verloren haben, könnten dieses System nutzen, um ihr Sehvermögen wiederzuerlangen.“
„Generell könnte diese Technologie auch für die Neuroprothetik eingesetzt werden. Patienten, die die Funktion ihrer Netzhaut oder anderer Sinnesorgane verloren haben, könnten dieses System nutzen, um ihr Sehvermögen wiederzuerlangen. Im Prinzip könnte es möglich sein, die Bilddaten einer am Kopf montierten Kamera zu übernehmen und diese Aktivität aufzuschreiben – danach entsprechende Transformation – als neuronale Aktivität direkt in das Gehirn, um jemanden, der blind ist, mit Künstlichem zu versorgen Vision."
In diesem Sinne sagte Adesnik, dass es Forschern möglich sein könnte, diese Entwicklung zu nutzen, um neue Wege zur Steuerung intelligenter Prothesen zu ermöglichen. wie Roboterarme.
Obwohl sich diese Forschung noch in einem relativ frühen Stadium befindet, könnte sie möglicherweise zwei der größten Herausforderungen lösen, die im Bereich der Gehirn-Maschine-Schnittstellen bestehen. Dies liegt an der geringen räumlichen Auflösung bestehender Systeme, die für den menschlichen Gebrauch zugelassen sind, und an der Tatsache, dass solche Systeme normalerweise kein sensorisches Feedback zurückgeben. Dies ist von entscheidender Bedeutung, wenn Forscher Werkzeuge bauen wollen, mit denen wir unsere Hände und Arme präzise zum Aufheben von Gegenständen verwenden können.
Steht das Projekt als Nächstes an? A Nervenprothese offenbar für Mäuse.
„Wir planen, dieses System zu nutzen, um zu sehen, ob wir Modelle kognitiver Erkrankungen wie Schizophrenie heilen können“, fuhr Adesnik fort. „Als Grundlagen-Neurowissenschaftler sind wir aber auch vor allem daran interessiert, mit diesem System die neuronalen Codes der Sinneswahrnehmung zu ‚knacken‘.“
:Wir wollen verstehen, wie unser Gehirn durch die Sprache Wahrnehmungen unserer Außenwelt aufbaut von Neuronen, bei dem es sich im Grunde um einen digitalen Code aus Nullen und Einsen in Hunderten Millionen Gehirnzellen handelt. Wir glauben, dass diese neue Technologie diese grundlegende Frage der Neurowissenschaften beantworten kann, weil wir es versuchen können künstliche Wahrnehmungen zu erzeugen, indem bestimmte Aktivitätsmuster in das Gehirn geschrieben werden und sehen, was ‚funktioniert‘.“
Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht.
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