Kom ihåg den ikoniska scenen från den första Stjärnornas krig film där R2-D2 projicerar ett prinsessan Leia-hologram, bönfaller Obi-Wan Kenobi att hjälpa henne? Liknande teknik i den verkliga världen kan en dag göra mycket mer än att erbjuda sci-fi-varningar; det kan potentiellt förändra liv också. Och allt tack vare lite hjärnmanipulation.
Vid University of California i Berkeley har forskare varit upptagna med att utforska sätt att projicera en holografisk bild direkt in i hjärnan. Som de har upptäckt kan detta användas för att både läsa av neural aktivitet och även för att stimulera den.
Rekommenderade videor
Resultaten kan innebära att en dag kunna aktivera eller undertrycka tusentals neuroner på en gång; kopiera mönster av verklig hjärnaktivitet för att lura hjärnan att tro att den har känt, sett eller känt något. Så Stjärnornas krig med en touch av Matrisen eller Början, då!
"Vi har utvecklat ett system som använder laserljus som både kan "läsa" hjärnaktivitet och "skriva" hjärnaktivitet."
"Målet med den här tekniken är att mäta hjärnans aktivitet i både hälsa och sjukdom."
Den holografiska projektionstekniken använder en LCD-skärm som fungerar som ett holografiskt negativ för att forma laserljus till specialdesignade mönster. Dessa 40W laserstrålar pulseras sedan otroligt snabbt i 300 femtosekunder långa skurar varje mikrosekund. Målet är att pulsera dessa tillräckligt snabbt för att simulera de normala avfyringshastigheterna i hjärnans cortex.
Hittills har tekniken framgångsrikt demonstrerats i möss. Det uppnåddes genom att konstruera neuroner i musens hjärna så att de uttrycker proteiner som skapar en kort aktivitetsspets när de träffas av ljus. För närvarande har det bara utförts på en liten bit av hjärnan, som mäter en halv millimeters kvadrat, men forskarna tror att de skulle kunna skala upp detta. Och när de gör det kan resultaten bli extraordinära.
Aktivera hjärnceller med holografi
"I framtiden, när genterapi har visat sig vara säker hos människor, kan detta system spåra hjärnaktivitet hos patienter med neurologiska störningar, inklusive epilepsi och schizofreni, snabbt identifiera när hjärnaktiviteten går fel och stimulera sedan aktivitetsmönster i hjärnan för att korrigera denna aktivitet och blockera symptomen på dessa sjukdomar, säger Adesnik fortsatt.
"Patienter som har förlorat funktionen på sina näthinnor eller andra sinnesorgan kan använda detta system för att återfå synen."
"Mer generellt skulle den här tekniken också kunna användas för neurala proteser. Patienter som har förlorat funktionen på näthinnan eller andra sinnesorgan kan använda detta system för att återfå synen. I princip kan det vara möjligt att ta bilddata från en huvudmonterad kamera och skriva denna aktivitet — efter lämplig transformation — som neural aktivitet direkt in i hjärnan för att förse någon som är blind med artificiell syn."
I samma veva sa Adesnik att det kanske är möjligt för forskare att använda denna utveckling för att möjliggöra nya sätt att kontrollera smarta proteser, som robotarmar.
Även om denna forskning fortfarande är i ett relativt tidigt skede, kan den potentiellt lösa två av de största utmaningarna som finns inom området hjärn-maskin-gränssnitt. Dessa är den låga rumsliga upplösningen hos befintliga system som är godkända för mänsklig användning, och det faktum att sådana system vanligtvis inte skriver tillbaka i sensorisk feedback. Detta är avgörande om forskare vill bygga verktyg som exakt låter oss använda våra händer eller armar för att plocka upp föremål.
Nästa för projektet? A neural protes för möss, tydligen.
"Vi planerar att använda det här systemet för att se om vi kan bota modeller av kognitiva sjukdomar, som schizofreni," fortsatte Adesnik. "Men som grundläggande neuroforskare är vi också i första hand intresserade av att använda detta system för att "knäcka" sensoriska perceptions neurala koder."
:Vi vill förstå hur vår hjärna bygger uppfattningar om vår yttre värld genom hela språket av neuroner, vilket i grunden är en digital kod av nollor och ettor i hundratals miljoner hjärnceller. Vi tror att denna nya teknik kan ta itu med denna grundläggande fråga inom neurovetenskap eftersom vi kan försöka att generera artificiella uppfattningar genom att skriva in specifika aktivitetsmönster i hjärnan och se vad 'Arbetar.'"
Ett papper som beskrev arbetet var nyligen publicerad i tidskriften Nature Neuroscience.
Redaktörens rekommendationer
- Hjärnstimulerande implantat kan minska Parkinsons symptom vid behov
Uppgradera din livsstilDigitala trender hjälper läsare att hålla koll på den snabba teknikvärlden med alla de senaste nyheterna, roliga produktrecensioner, insiktsfulla redaktioner och unika smygtittar.
