Kui kellelgi on kahjustatud neer, võib doonor anda talle varuorgani, et mõlemad inimesed saaksid elada. Mis siis saab, kui saaksite midagi sarnast teha ka aju kaotanud sõbraga?
Seotud sisu
- Kuidas võib läbipaistev kala aidata aju dekodeerida
- Kas see peavarustus võib aidata Parkinsoni tõbe ravida?
Viimastes laborikatsetes sulatasid Miguel Nicolelis ja tema kolleegid mitme ahvide ja rottide ajud kokku, et need toimiksid “ajudena” - jagatud võrkudena, mis on võimelised virtuaalse käega manipuleerima ning arvutusi ja otsuseid tegema. Nicolelis loodab, et inimese aju ühendamine võiks vallandada võimsa uue neuroloogiliste tööriistade komplekti, mis võib aidata inimestel ravida vaevusi alates Parkinsoni tõvest kuni halvatuseni.
"Proovime täiesti uut aju taastusravi valdkonda, " selgitab Duke'i ülikooli neuroinseneride keskuse direktor Nicolelis. "Me proovime tegutseda aju ahelates ja parandada tegelikult aju funktsionaalset aktiivsust."
"Me kipume unustama, et aju on üks kõige arvutuslikult võimsamaid seadmeid, mis eales välja töötatud, " lisab Andrea Stocco Washingtoni ülikoolist, kes ei olnud uuringutega seotud. „Nende asjade jaoks, mille jaoks see on välja töötatud, näiteks stseeni mõistmine, mida esmakordselt näeme või jäsemete keeruliste liikumiste juhtimine, on see lihtsalt ületamatu. Nüüd näitab Nicolelis, et suudame ühendada arvutusliku jõu, mida aju peab võimalusel lahendama selliseid halvasti määratletud probleeme, mis on meie tarkvara jaoks tõesti rasked, kuid meie bioloogilise riistvara - neuronite - jaoks lihtsad. "
Aju-masina liidesed on olnud umbes kaks aastakümmet ja tehnoloogia on leidnud kasutamist erinevates meditsiinilistes ravis. Näiteks kasutavad mõned seadmed aju elektrienergiat, mis on tõlgitud arvuti abil, et võimaldada inimestel proteesimist kontrollida või ratastooliga manipuleerida. Kuid eelnev töö hõlmas vaid ühte operaatorit. Nicolelis lootis teada saada, kas rohkem kui üks katsealune võiks koos töötada aju-masina jagatud liidesena, et närvitegevust tugevdada.
Tema meeskond varustas kolme ahvi implanteeritud elektroodidega, mis jälgis ja registreeris närvi aktiivsust, mida sai seejärel arvuti abil kombineerida. Ahvid paigutati eraldi ruumidesse, igas neist oli digitaalne ekraan, millel ahv sai oma aju-masina liidest kasutada virtuaalse käe manipuleerimiseks tasu saamiseks. Mõnel katsel jagasid ahvid käsivarsi, teistes kontrollisid mõlemad liikumist kindlas suunas. Ükski loomadest ei teadnud, et nad teevad käsivarre liigutamiseks koostööd. Hämmastav, et nad mitte ainult ei täitnud seda ülesannet, vaid parandasid neid ka praktikaga.
"Ilmselt selgub, et lihtsalt visuaalse tagasiside saamise ja toimingu eest tasu saamise kaudu saavad need loomad tegelikult oma aju sünkroonida ja nad saavad õppida vastama konkreetse ülesande nõudmistele, " ütleb Nicolelis, kelle meeskond kirjeldas tulemused eelmisel nädalal teaduslikes aruannetes .
"Koos töötavad ahvid olid ülesande täitmisel aeglasemad kui see, mida keegi neist juhtkangiga manipuleerides teha suutis, kuid nad õppisid täpselt sama kiiresti, " räägib Stocco. „See on hämmastav ja näib tähendavat, et aju jaoks on seda probleemi nii lihtne tõlgendada kui mis tahes sensoorse motoorse koordinatsiooni probleemi. Alates sellest suurepärasest algusest näete, kuidas võiksite luua keerukamaid ülesandeid, mida ahvid suudavad koos töötades paremini teha, kui ükski neist ise hakkama saaks. "
Eraldi teaduslikes aruannetes kirjeldatud eksperimendi korral ühendati neli rotti füüsiliselt mikrotraadiga, et uurida, kuidas nende ajud töötasid võrguga ühendatud üksusena komplekti probleemide lahendamisel. Rottidele söödeti elektrilisi impulsse ja nende aju sünkroonimisel premeeriti. Nad said ka andmeid, näiteks temperatuuri ja õhurõhu kohta. Rotid salvestasid, hankisid ja jagasid seda teavet - see võimaldas nende ajus paremini ilmateate sarnastes analüüsides paremini toimida kui üksikul juhtmevabal rotil.
"See, mida nad tegid, oli ümbriku lükkamine ja see oli minu jaoks põnev, " ütleb Stocco, kes tegi kaks aastat tagasi koos oma kolleegi Rajesh Raoga ajaloo esimese inimeselt inimesele mõeldud aju esimese liidese. Rao saatis interneti kaudu ajusignaali, mis liigutas Stocco kätt isegi siis, kui ta istus üle ülikoolilinnaku toas.
Nicolelis soovitab, et inimesed võivad ühise tagasiside saamisel juba aju jagamise loomulikus vormis osaleda - mõistmata, et see juhtub. “Huvitav on see, et seda juhtub meiega tõenäoliselt kogu aeg. Kui me teatris filmi vaatame, sünkroniseerib seda tüüpi tagasiside tõenäoliselt aju publikus nii, et meil on need grupireaktsioonid, naermine või nutmine samadel hetkedel, "ütleb ta.
"See võib selgitada ka seda, miks saavad inimrühmad ühise eesmärgi saavutamiseks koostööd teha. Nagu näiteks spordimeeskond, kus me sageli jälgime ja ütleme, et meeskond mängib lõpuks nagu meeskond ja mitte nagu hunnik inimesi. Keegi pole seda tegelikult teinud panevad käed sellele, mis on see keemia, mis paneb jalgpallimeeskonna paremini mängima. Võib juhtuda, et oleme leidnud mehhanismi - aju tegevuse sünkroniseerimine. "
Tema meeskond tegeleb nüüd katsetega tõlkida ahviuuring mitteinvasiivseks kliiniliseks praktikaks, et võimaldada halvatud inimesi rühmatunnistuse ja tegevuse abil rehabiliteerida.
"Näiteks märkasin oma parapleegiliste patsientide puhul, et ajusignaali abil oli väga raske treenima hakata, sest aju võib sõna otseses mõttes unustada, et teil on jalad, " selgitab ta. Nii et osa sellest neuroloogilisest rehabilitatsioonist on teise aju kasutamine patsientide aju kontseptsiooni taaskehtestamiseks. Võimalik, et meil võiks treeningfaasis olla füsioterapeut või isegi patsiendi sugulane, ühendades põhimõtteliselt nende aju ja patsiendi aju tegevused. ”
