גירוי מוחות באמצעות לייזרים יכול ליצור חוויות שווא דמויות 'מטריקס'

זכור את הסצנה האיקונית מהראשונה מלחמת הכוכבים סרט שבו R2-D2 מקרין הולוגרמה של הנסיכה ליה, מתחנן לאובי-וואן קנובי לעזור לה? טכנולוגיה דומה בעולם האמיתי עשויה יום אחד לעשות הרבה יותר מאשר להציע אזהרות מדע בדיוני; זה עלול לשנות גם חיים. והכל הודות למעט מניפולציה מוחית.

באוניברסיטת קליפורניה בברקלי, חוקרים עסקו בבחינת דרכים להקרין תמונה הולוגרפית ישירות לתוך המוח. כפי שהם גילו, זה יכול לשמש גם כדי לקרוא פעילות עצבית וגם כדי לעורר אותה.

המשמעות של התוצאות עשויה להיות יום אחד היכולת להפעיל או לדכא אלפי נוירונים בבת אחת; העתקת דפוסים של פעילות מוחית אמיתית כדי להערים על המוח לחשוב שהוא מורגש, ראה או חש משהו. כך מלחמת הכוכבים עם נגיעה של המטריקס אוֹ הַתחָלָה, לאחר מכן!

"פיתחנו מערכת באמצעות אור לייזר שיכולה גם 'לקרוא' פעילות מוחית וגם 'לכתוב' פעילות מוחית", הלל אדסניק, עוזר פרופסור לביולוגיה מולקולרית ותאית, אמר ל-Digital Trends. "המערכת משתמשת בעקרונות של הולוגרפיה: שיטה ליצור תבניות תלת מימדיות של אור שרבים אולי מכירים בתצוגות הולוגרפיות. המטרה של טכנולוגיה זו היא למדוד את פעילות המוח הן בבריאות והן במחלות כדי שנוכל לתקן דפוסי פעילות חריגים בזמן אמת, ולטפל במגוון רחב של נוירולוגיות הפרעות."

טכנולוגיית ההקרנה ההולוגרפית פועלת באמצעות מסך LCD המתפקד כתנגטיב הולוגרפי לעיצוב אור לייזר לדפוסים מעוצבים בהתאמה אישית. קרני הלייזר הללו בעוצמה של 40W מופעמות במהירות להפליא בפרצי 300 פמט-שניות בכל מיקרו-שנייה. המטרה היא לפעום אלה במהירות מספקת כדי לדמות את קצבי הירי הרגילים הנראים בקליפת המוח.

עד כה, הטכניקה הוכחה בהצלחה בעכברים. זה הושג על ידי הנדסת נוירונים במוח של העכבר, כך שהם מבטאים חלבונים שיוצרים זינוק קצר של פעילות כאשר הם נפגעים באור. נכון לעכשיו, זה בוצע רק על פיסת מוח זעירה, בגודל ריבוע של חצי מילימטר, אבל החוקרים חושבים שהם יכולים להגדיל את זה. וכשהם עושים זאת, התוצאות עשויות להיות יוצאות דופן.

"בעתיד, כאשר הוכח כי טיפול גנטי בטוח בבני אדם, מערכת זו תוכל לעקוב אחר פעילות מוחית של חולים עם הפרעות נוירולוגיות, כולל אפילפסיה וסכיזופרניה, לזהות במהירות מתי הפעילות המוחית משתבשת, ולאחר מכן לעורר דפוסי פעילות במוח כדי לתקן את הפעילות הזו ולחסום את הסימפטומים של מחלות אלו", אמר אדסניק. נמשך.

"באופן כללי יותר, טכנולוגיה זו יכולה לשמש גם עבור תותבות עצביות. מטופלים שאיבדו את תפקוד הרשתית שלהם או איברי חישה אחרים יכולים להשתמש במערכת זו כדי להחזיר את הראייה. באופן עקרוני, ייתכן שניתן יהיה לקחת את נתוני ההדמיה ממצלמה מותקנת בראש ולכתוב את הפעילות הזו - לאחר טרנספורמציה מתאימה - כפעילות עצבית ישירות לתוך המוח כדי לספק למישהו עיוור מלאכותי חָזוֹן."

באותו אופן, אדסניק אמר שאולי יתאפשר לחוקרים להשתמש בפיתוח זה כדי לאפשר דרכים חדשות לשליטה בתותבות חכמות, כמו זרועות רובוטיות.

למרות שהמחקר הזה עדיין בשלב מוקדם יחסית, הוא עשוי לפתור שניים מהאתגרים הגדולים ביותר שקיימים בתחום ממשקי מוח-מכונה. אלו הן הרזולוציה המרחבית הנמוכה של מערכות קיימות המאושרות לשימוש אנושי, והעובדה שמערכות כאלה בדרך כלל אינן כותבות בחזרה במשוב חושי. זה חיוני אם חוקרים רוצים לבנות כלים שיאפשרו לנו להשתמש בידיים שלנו או בזרועות כדי להרים חפצים.

הבא לפרויקט? א תותבת עצבית לעכברים, כנראה.

"אנחנו מתכננים להשתמש במערכת הזו כדי לראות אם אנחנו יכולים לרפא מודלים של מחלות קוגניטיביות, כמו סכיזופרניה", המשיך אדסניק. "אבל בתור מדעני מוח בסיסיים, אנחנו גם מעוניינים בעיקר להשתמש במערכת הזו כדי 'לפצח' את הקודים העצביים של תפיסה חושית."

: אנחנו רוצים להבין איך המוח שלנו בונה תפיסות של העולם החיצוני שלנו בכל השפה של נוירונים, שהוא בעצם קוד דיגיטלי של אפסים ואחדות במאות מיליוני תאי מוח. אנו מאמינים שהטכנולוגיה החדשה הזו יכולה לתת מענה לשאלה הבסיסית הזו במדעי המוח מכיוון שאנו יכולים לנסות ליצור תפיסות מלאכותיות על ידי כתיבת דפוסי פעילות ספציפיים למוח ולראות מה 'עובד'."

מאמר המתאר את העבודה היה פורסם לאחרונה בכתב העת Nature Neuroscience.

המלצות עורכים

• שתל מגרה מוח יכול להפחית את תסמיני פרקינסון לפי הצורך

שדרג את אורח החיים שלךמגמות דיגיטליות עוזרות לקוראים לעקוב אחר עולם הטכנולוגיה המהיר עם כל החדשות האחרונות, ביקורות מהנות על מוצרים, מאמרי מערכת מעוררי תובנות והצצות מיוחדות במינן.