Husk den ikoniske scenen fra første stund Stjerne krigen film hvor R2-D2 projiserer et prinsesse Leia-hologram, ber Obi-Wan Kenobi hjelpe henne? Lignende teknologi i den virkelige verden kan en dag gjøre mye mer enn å tilby sci-fi-advarsler; det kan potensielt forandre liv også. Og alt takket være litt hjernemanipulasjon.
Ved University of California i Berkeley har forskere vært opptatt med å utforske måter å projisere et holografisk bilde direkte inn i hjernen. Som de har oppdaget, kan dette brukes både til å lese nevral aktivitet og også til å stimulere den.
Anbefalte videoer
Resultatene kan bety en dag å kunne aktivere eller undertrykke tusenvis av nevroner på en gang; kopiere mønstre av ekte hjerneaktivitet for å lure hjernen til å tro at den har følt, sett eller sanset noe. Så Stjerne krigen med et snev av Matrisen eller Oppstart, deretter!
"Vi har utviklet et system som bruker laserlys som både kan "lese" hjerneaktivitet og "skrive" hjerneaktivitet. Hillel Adesnik, en assisterende professor i molekylær- og cellebiologi, fortalte Digital Trends. "Systemet bruker holografiske prinsipper: en metode for å generere tredimensjonale lysmønstre som mange kanskje er kjent med i holografiske skjermer. Målet med denne teknologien er å måle hjerneaktivitet i både helse og sykdom slik at vi kan korrigere avvikende aktivitetsmønstre i sanntid, og behandle et bredt spekter av nevrologiske lidelser."
"Målet med denne teknologien er å måle hjerneaktivitet i både helse og sykdom."
Den holografiske projeksjonsteknologien fungerer ved hjelp av en LCD-skjerm som fungerer som et holografisk negativ for å forme laserlys til spesialdesignede mønstre. Disse 40W laserstrålene pulseres så utrolig raskt i 300 femtosekunder lange utbrudd hvert mikrosekund. Målet er å pulsere disse raskt nok til å simulere de normale avfyringshastighetene sett i hjernens cortex.
Så langt har teknikken blitt demonstrert på mus. Det ble oppnådd ved å konstruere nevroner i musens hjerne slik at de uttrykker proteiner som skaper en kort økning av aktivitet når de blir truffet med lys. Foreløpig er det kun utført på et bitte lite stykke hjerne, som måler en halv millimeter kvadrat, men forskerne tror de kan skalere dette opp. Og når de gjør det, kan resultatene være ekstraordinære.
Aktivering av hjerneceller med holografi
"I fremtiden, når genterapi har vist seg å være trygg hos mennesker, kan dette systemet spore hjerneaktiviteten til pasienter med nevrologiske lidelser, inkludert epilepsi og schizofreni, raskt identifisere når hjerneaktiviteten går galt, og deretter stimulere aktivitetsmønstre i hjernen for å korrigere denne aktiviteten og blokkere symptomene på disse sykdommene,» Adesnik fortsatte.
"Pasienter som har mistet funksjonen til netthinnen eller andre sanseorganer kan bruke dette systemet for å gjenvinne synet."
"Mer generelt kan denne teknologien også brukes til nevrale proteser. Pasienter som har mistet funksjonen til netthinnen eller andre sanseorganer kan bruke dette systemet til å gjenvinne synet. I prinsippet kan det være mulig å ta bildedataene fra et hodemontert kamera og skrive denne aktiviteten - etter passende transformasjon - som nevral aktivitet direkte inn i hjernen for å gi noen som er blind med kunstig syn."
På samme måte sa Adesnik at det kan være mulig for forskere å bruke denne utviklingen til å muliggjøre nye måter å kontrollere smarte proteser på, som robotarmer.
Selv om denne forskningen fortsatt er på et relativt tidlig stadium, kan den potensielt løse to av de største utfordringene som finnes innen hjerne-maskin-grensesnitt. Dette er den lave romlige oppløsningen til eksisterende systemer godkjent for menneskelig bruk, og det faktum at slike systemer vanligvis ikke skriver tilbake i sensorisk tilbakemelding. Dette er avgjørende hvis forskere ønsker å bygge verktøy som nøyaktig lar oss bruke hendene eller armene våre til å plukke opp gjenstander.
Neste opp for prosjektet? EN nevrale protese for mus, tilsynelatende.
"Vi planlegger å bruke dette systemet for å se om vi kan kurere modeller av kognitiv sykdom, som schizofreni," fortsatte Adesnik. "Men som grunnleggende nevrovitenskapsmenn er vi også først og fremst interessert i å bruke dette systemet til å "knekke" de nevrale kodene til sensorisk persepsjon."
:Vi ønsker å forstå hvordan hjernen vår bygger oppfatninger av vår ytre verden gjennom hele språket av nevroner, som i utgangspunktet er en digital kode av nuller og enere i hundrevis av millioner hjerneceller. Vi tror denne nye teknologien kan løse dette grunnleggende spørsmålet innen nevrovitenskap fordi vi kan forsøke å generere kunstige oppfatninger ved å skrive spesifikke aktivitetsmønstre inn i hjernen og se hva 'virker.'"
Et papir som beskriver arbeidet var nylig publisert i tidsskriftet Nature Neuroscience.
Redaktørenes anbefalinger
- Hjernestimulerende implantat kan redusere Parkinsons symptomer etter behov
Oppgrader livsstilen dinDigitale trender hjelper leserne å følge med på den fartsfylte teknologiverdenen med alle de siste nyhetene, morsomme produktanmeldelser, innsiktsfulle redaksjoner og unike sniktitter.
