Denk aan de iconische scène vanaf het begin Star Wars film waarin R2-D2 projecteert een prinses Leia-hologram, Obi-Wan Kenobi smeken om haar te helpen? Soortgelijke technologie in de echte wereld zou op een dag veel meer kunnen doen dan het geven van sciencefictionwaarschuwingen; het kan mogelijk ook levens veranderen. En dat allemaal dankzij een beetje hersenmanipulatie.
Aan de Universiteit van Californië in Berkeley zijn onderzoekers druk bezig geweest met het onderzoeken van manieren om een holografisch beeld rechtstreeks in de hersenen te projecteren. Zoals ze hebben ontdekt, kan dit zowel worden gebruikt om neurale activiteit af te lezen als om deze te stimuleren.
Aanbevolen video's
De resultaten zouden kunnen betekenen dat we op een dag duizenden neuronen tegelijk kunnen activeren of onderdrukken; het kopiëren van patronen van echte hersenactiviteit om de hersenen te laten denken dat ze iets hebben gevoeld, gezien of waargenomen. Dus Star Wars met een vleugje De Matrix of Aanvang, Dan!
“We hebben een systeem ontwikkeld dat gebruik maakt van laserlicht dat zowel hersenactiviteit kan ‘lezen’ als hersenactiviteit kan ‘schrijven’,” Hillel Adesnik, een assistent-professor moleculaire en celbiologie, aan Digital Trends. “Het systeem maakt gebruik van principes van holografie: een methode om driedimensionale lichtpatronen te genereren waar velen misschien bekend mee zijn in holografische displays. Het doel van deze technologie is om de hersenactiviteit bij zowel gezondheid als ziekte te meten, zodat wij dat kunnen corrigeer afwijkende activiteitspatronen in realtime en behandel een breed scala aan neurologische aandoeningen stoornissen.”
“Het doel van deze technologie is om de hersenactiviteit te meten bij zowel gezondheid als ziekte.”
De holografische projectietechnologie werkt met behulp van een LCD-scherm dat fungeert als een holografisch negatief om laserlicht in op maat ontworpen patronen te vormen. Deze laserstralen van 40 W worden vervolgens ongelooflijk snel gepulseerd in uitbarstingen van 300 femtoseconden per microseconde. Het doel is om deze snel genoeg te pulseren om de normale vuursnelheid in de hersenschors te simuleren.
Tot nu toe is de techniek met succes gedemonstreerd bij muizen. Dit werd bereikt door neuronen in de hersenen van muizen zodanig te manipuleren dat ze eiwitten tot expressie brengen die een korte activiteitspiek creëren wanneer ze door licht worden geraakt. Momenteel is dat nog maar gedaan op een klein stukje brein van een halve millimeter in het vierkant, maar de onderzoekers denken dat ze dit wel kunnen opschalen. En als ze dat wel doen, kunnen de resultaten buitengewoon zijn.
Hersencellen activeren met holografie
“In de toekomst, wanneer is aangetoond dat gentherapie veilig is bij mensen, zou dit systeem de hersenactiviteit van patiënten met neurologische aandoeningen, waaronder epilepsie en schizofrenie, kunnen volgen. snel identificeren wanneer de hersenactiviteit verkeerd gaat, en vervolgens activiteitspatronen in de hersenen stimuleren om deze activiteit te corrigeren en de symptomen van deze ziekten te blokkeren, ”Adesnik voortgezet.
“Patiënten die de functie van hun netvlies of andere zintuigen hebben verloren, zouden dit systeem kunnen gebruiken om het gezichtsvermogen terug te krijgen.”
“Meer in het algemeen zou deze technologie ook gebruikt kunnen worden voor neurale protheses. Patiënten bij wie de functie van hun netvlies of andere zintuigen verloren is gegaan, kunnen dit systeem gebruiken om het gezichtsvermogen terug te krijgen. In principe zou het mogelijk kunnen zijn om de beeldgegevens van een op het hoofd gemonteerde camera te nemen en deze activiteit op te schrijven — na de passende transformatie – als neurale activiteit rechtstreeks in de hersenen terechtkomt om iemand die blind is te voorzien van kunstmatige visie."
In dezelfde geest zei Adesnik dat het voor onderzoekers mogelijk zou kunnen zijn om deze ontwikkeling te gebruiken om nieuwe manieren mogelijk te maken om slimme prothesen te besturen. zoals robotarmen.
Hoewel dit onderzoek zich nog in een relatief vroeg stadium bevindt, zou het mogelijk twee van de grootste uitdagingen op het gebied van brein-machine-interfaces kunnen oplossen. Dit zijn de lage ruimtelijke resolutie van bestaande systemen die zijn goedgekeurd voor menselijk gebruik, en het feit dat dergelijke systemen doorgaans niet terugschrijven in sensorische feedback. Dit is van cruciaal belang als onderzoekers instrumenten willen bouwen waarmee we nauwkeurig onze handen en armen kunnen gebruiken om objecten op te pakken.
Volgende stap voor het project? A neurale prothese voor muizen, blijkbaar.
“We zijn van plan dit systeem te gebruiken om te zien of we modellen van cognitieve ziekten, zoals schizofrenie, kunnen genezen,” vervolgde Adesnik. “Maar als basale neurowetenschappers zijn we ook vooral geïnteresseerd in het gebruik van dit systeem om de neurale codes van zintuiglijke waarneming te ‘kraken’.”
:We willen begrijpen hoe onze hersenen via de taal percepties van onze externe wereld opbouwen van neuronen, wat feitelijk een digitale code is van nullen en enen in honderden miljoenen hersencellen. Wij geloven dat deze nieuwe technologie deze fundamentele vraag in de neurowetenschappen kan beantwoorden, omdat we het kunnen proberen om kunstmatige percepties te genereren door specifieke activiteitspatronen in de hersenen te schrijven en te zien wat 'werken.'"
Er was een document waarin het werk werd beschreven onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Nature Neuroscience.
Aanbevelingen van de redactie
- Een hersenstimulerend implantaat kan de symptomen van Parkinson indien nodig verminderen
Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.
