Ricorda la scena iconica del primo Guerre stellari film in cui R2-D2 proietta un ologramma della Principessa Leila, implorando Obi-Wan Kenobi di aiutarla? Una tecnologia simile nel mondo reale potrebbe un giorno fare molto di più che offrire avvertimenti fantascientifici; potrebbe potenzialmente trasformare anche la vita. E tutto grazie ad un po' di manipolazione del cervello.
Presso l’Università della California a Berkeley, i ricercatori sono stati impegnati a esplorare modi per proiettare un’immagine olografica direttamente nel cervello. Come hanno scoperto, questo può essere utilizzato sia per leggere l’attività neurale sia anche per stimolarla.
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I risultati potrebbero significare un giorno la possibilità di attivare o sopprimere migliaia di neuroni contemporaneamente; copiare modelli di attività cerebrale reale per indurre il cervello a pensare di aver sentito, visto o percepito qualcosa. COSÌ Guerre stellari con un tocco di La matrice O Inizio, Poi!
"Abbiamo sviluppato un sistema che utilizza la luce laser in grado sia di "leggere" l'attività cerebrale che di "scrivere" l'attività cerebrale",
“L’obiettivo di questa tecnologia è misurare l’attività cerebrale sia in condizioni di salute che di malattia”.
La tecnologia di proiezione olografica funziona utilizzando uno schermo LCD che funziona come un negativo olografico per modellare la luce laser in schemi progettati su misura. Questi raggi laser da 40 W vengono quindi pulsati in modo incredibilmente rapido in raffiche di 300 femtosecondi ogni microsecondo. L’obiettivo è pulsarli abbastanza velocemente da simulare le normali frequenze di attivazione osservate nella corteccia cerebrale.
Finora, la tecnica è stata dimostrata con successo nei topi. L’obiettivo è stato ottenuto ingegnerizzando i neuroni nel cervello del topo in modo che esprimano proteine che creano un breve picco di attività quando vengono colpiti dalla luce. Al momento, è stato effettuato solo su un minuscolo pezzo di cervello, che misura mezzo millimetro quadrato, ma i ricercatori pensano di poterlo ingrandire. E quando lo faranno, i risultati potrebbero essere straordinari.
Attivazione delle cellule cerebrali con l'olografia
“In futuro, quando la terapia genica si dimostrerà sicura negli esseri umani, questo sistema potrebbe monitorare l’attività cerebrale dei pazienti con disturbi neurologici, tra cui epilessia e schizofrenia, identificare rapidamente quando l’attività cerebrale sta andando male e quindi stimolare modelli di attività nel cervello per correggere questa attività e bloccare i sintomi di queste malattie”, Adesnik continuò.
“I pazienti che hanno perso la funzione della retina o di altri organi di senso potrebbero utilizzare questo sistema per riacquistare la vista”.
“Più in generale, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata anche per le protesi neurali. I pazienti che hanno perso la funzione della retina o di altri organi di senso potrebbero utilizzare questo sistema per riacquistare la vista. In linea di principio, potrebbe essere possibile acquisire i dati di imaging da una telecamera montata sulla testa e scrivere questa attività, dopo il trasformazione appropriata - come attività neurale direttamente nel cervello per fornire a qualcuno che è cieco un artificiale visione."
Allo stesso modo, Adesnik ha affermato che potrebbe essere possibile per i ricercatori utilizzare questo sviluppo per abilitare nuovi modi di controllare le protesi intelligenti, come i bracci robotici.
Sebbene questa ricerca sia ancora in una fase relativamente iniziale, potrebbe potenzialmente risolvere due delle maggiori sfide esistenti nel campo delle interfacce cervello-macchina. Queste sono la bassa risoluzione spaziale dei sistemi esistenti approvati per l’uso umano e il fatto che tali sistemi in genere non rispondono in feedback sensoriale. Questo è fondamentale se i ricercatori vogliono costruire strumenti che ci consentano di usare con precisione le mani e le braccia per raccogliere oggetti.
Il prossimo passo per il progetto? UN protesi neurale per i topi, a quanto pare.
"Abbiamo in programma di utilizzare questo sistema per vedere se possiamo curare modelli di malattie cognitive, come la schizofrenia", ha continuato Adesnik. “Ma come neuroscienziati di base, siamo anche principalmente interessati a utilizzare questo sistema per ‘decifrare’ i codici neurali della percezione sensoriale”.
:Vogliamo capire come il nostro cervello costruisce le percezioni del nostro mondo esterno attraverso il linguaggio di neuroni, che è fondamentalmente un codice digitale di zeri e uno in centinaia di milioni di cellule cerebrali. Crediamo che questa nuova tecnologia possa affrontare questa domanda fondamentale nelle neuroscienze perché possiamo tentarci generare percezioni artificiali scrivendo specifici schemi di attività nel cervello e vedere cosa 'lavori.'"
Un documento che descriveva il lavoro era recentemente pubblicato sulla rivista Nature Neuroscience.
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