Pokud má někdo poškozenou ledvinu, může mu dárce dát náhradní orgán, aby mohli oba žít. Co kdybyste mohli udělat něco podobného pro přítele se selhávajícím mozkem?
Související obsah
- Jak průhledná ryba může pomoci dekódovat mozek
- Může tato hlava pomoci léčit Parkinsonovu chorobu?
V nedávných laboratorních experimentech Miguel Nicolelis a jeho kolegové roztavili mozky více opic a krys, aby fungovaly jako „mozky“ - sdílené sítě schopné spolupracovat na manipulaci s virtuální paží a provádět výpočty a rozhodování. Nicolelis doufá, že propojení lidských mozků tímto způsobem by mohlo uvolnit silnou novou sadu neurologických nástrojů, které by mohly pomoci uzdravit lidi nemocemi od Parkinsonovy choroby až po ochrnutí.
"Snažíme se o zcela novou oblast rehabilitace mozku, " vysvětluje Nicolelis, ředitel Centra pro neurochirurgii Duke University. "Budeme se snažit působit na mozkové obvody a vlastně zlepšit funkční činnost mozku."
"Máme sklon zapomenout, že mozek je jedním z nejvýkonnějších výpočetních zařízení, jaké kdy bylo vyvinuto, " dodává Andrea Stocco z University of Washington, která se do výzkumu nezúčastnila. "Pro věci, které to bylo vyvinuto, jako je smysl pro scénu, kterou vidíme poprvé, nebo ovládání složitých pohybů našich končetin, je to prostě nepřekonatelné." Nyní Nicolelis ukazuje, že můžeme kombinovat výpočetní sílu, kterou mozek musí možná vyřešit druhy špatně definovaných problémů, které jsou pro náš software opravdu těžké, ale snadno lze vyřešit náš biologický hardware, naše neurony. “
Rozhraní mozek-stroj existují zhruba dvě desetiletí a tato technologie nachází uplatnění v různých léčebných postupech. Některá zařízení například používají elektrický výkon mozku, přeložený počítačem, aby lidem umožnili ovládat protetiku nebo manipulovat s invalidním vozíkem. Předchozí práce však zahrnovala pouze jednoho operátora. Nicolelis doufala, že se naučí, zda by více než jeden předmět mohl spolupracovat jako sdílené rozhraní mozek-stroj pro posílení nervové aktivity.
Jeho tým vybavil tři opice implantovanými elektrodami, které monitorovaly a zaznamenávaly neurální aktivitu, kterou pak mohl kombinovat počítač. Opice byly umístěny v oddělených místnostech, každá s digitálním displejem, na kterém by opice mohla používat své rozhraní mozek-stroj k manipulaci s virtuální paží směrem k odměně. V některých testech opice sdílely kontrolu nad paží, zatímco v jiných každá řídila pohyb v určitém směru. Nikdo ze zvířat nevěděl, že spolupracují na pohybu paže. Úžasně nejenže splnili úkol, ale zlepšili se i praxí.
"Ukázalo se, že pouhá vizuální zpětná vazba a získání odměny za provedení akce mohou tato zvířata skutečně synchronizovat své mozky a mohou se naučit vyhovět požadavkům konkrétního úkolu, " říká Nicolelis, jehož tým popsal výsledky za minulý týden ve vědeckých zprávách .
"Opice, které pracovaly společně, byly pomalejší při plnění úkolu, než to, co by kdokoli z nich mohl udělat, manipulovat s joystickem - ale učili se přesně tak rychle, " říká Stocco. "To je úžasné a zdá se, že to znamená, že pro mozek se tento problém stává stejně snadno interpretovatelným jako jakýkoli problém senzorické motorické koordinace." Z tohoto skvělého začátku můžete vidět, jak byste mohli vytvářet složitější úkoly, které budou opice schopny lépe spolupracovat, než kterékoli z nich mohou udělat samy. “
V samostatném experimentu, který je také popsán ve vědeckých zprávách, byly čtyři krysy fyzicky spojeny s mikrodráty, aby prozkoumaly, jak jejich mozky spolupracovaly jako síťová jednotka při řešení řady problémů. Krysy dostaly elektrické pulzy informací a odměnily se, když synchronizovaly své mozky. Obdrželi také data, jako je teplota a barometrický tlak. Krysy tyto informace ukládaly, získávaly a sdílely - umožňovaly jejich mozku provádět lepší analýzy, jako je předpověď počasí, než jediná bezdrátová krysa.
"To, co udělali, opravdu tlačilo obálku, a zjistil jsem, že je to fascinující, " říká Stocco, který vytvořil historii před dvěma lety, se svým kolegou Rajeshem Raem, s prvním vzdáleným rozhraním mozku mezi lidmi. Rao vyslal mozkový signál přes internet, který pohnul Stoccovou rukou, i když seděl v místnosti napříč kampusem.
Nicolelis naznačuje, že lidé se již mohou zapojit do přirozené formy sdílení mozku, když jsou podrobeni společné zpětné vazbě - aniž by si uvědomili, že se to děje. "Zajímavé je, že se to s námi pravděpodobně děje pořád." Když sledujeme film v divadle, tento typ zpětné vazby pravděpodobně synchronizuje mozky v publiku, abychom měli ty skupinové reakce, smáli se nebo jsme plakali ve stejnou chvíli, “říká.
"Může to také vysvětlit, proč skupiny lidí mohou spolupracovat, aby dosáhly společného cíle. Jako například sportovní tým, kde často sledujeme a říkáme, že tým konečně hraje jako tým a ne jako partie jednotlivců. Nikdo vlastně nemá položte ruce na to, co přesně je ta chemie, díky které hraje fotbalový tým lepší hru. Možná jsme našli mechanismus - synchronizaci mozku. “
Jeho tým nyní pracuje na pokusech převést opičí studii do neinvazivních klinických praktik, aby možná pomohl rehabilitovat ochrnuté lidi prostřednictvím skupinového myšlení a jednání.
"Například u mých paraplegických pacientů jsem si všiml, že je velmi obtížné začít trénovat pomocí mozkového signálu, protože mozek může doslova zapomenout, že máte nohy, " vysvětluje. "Součástí této neurologické rehabilitace je tedy použít jiný mozek k opětovnému zavedení tohoto konceptu do mozku pacientů." Mohli bychom mít fyzioterapeuta nebo dokonce příbuzné pacienta v průběhu tréninkové fáze tím, že bychom v podstatě kombinovali jejich mozkové činnosti s mozkovými činnostmi pacienta. “
