211service.com
Genvinde tabt hjernefunktion
Hvordan laver man en elektronisk hjerneprotese, der kan genoprette en persons evne til at danne langtidsminder? Nylige eksperimenter af Theodore Berger og hans kolleger, herunder Sam Deadwyler ved Wake Forest Baptist Medical Center i Winston-Salem, North Carolina, og forskere ved University of Kentucky i Lexington, er begyndt at beskrive, hvordan det kan gøres.
Sidste år viste holdet, at et implantat, der registrerer aktiviteten af et sæt neuroner og styrer aktiviteten af et andet, kan erstatte tabt hjernefunktion hos aber. Forskerne brugte en række elektroder til at måle den elektriske aktivitet af neuroner i dyrenes præfrontale cortex, en hjerneregion involveret i beslutningstagning, der styrer mange typer kognitive reaktioner forbundet med hukommelse. Fem aber blev trænet til at udføre en huskeopgave, hvor de fik vist et billede på en skærm og derefter skulle bruge håndbevægelser til at styre en markør til det billede, når de efterfølgende fik vist en samling af clipart-billeder.
Abernes neurale aktivitet blev registreret af en lille keramisk lukket elektronisk enhed og videregivet til en ekstern computer. I den første del af eksperimentet analyserede forskerne den hjerneaktivitet, de havde registreret fra cortex. Men så kom den svære del. Hukommelse dannes, når et sæt neuroner behandler signalerne fra et andet sæt, men hvordan kan du replikere denne behandling i en elektronisk enhed? Først skal du finde ud af, hvilken kode hjernen bruger. Fra de indledende optagelser var forskerholdet i stand til at ekstrapolere det, der kaldes en MIMO-model - en forkortelse for multi-input/multi-output. Denne type matematisk model kan karakterisere de neurale affyringsmønstre, der detekteres af elektrodeimplantatet, og efter behandling af mønstrene spytte de signaler ud, der instruerer andre neuroner til at danne den passende hukommelse.
For at demonstrere, at deres model virkede, gav forskerne aberne kokain. De kokain-tilsatte aber havde problemer med at huske det rigtige billede. Men med implantatet på plads og MIMO-modellen, der oversatte de indkommende signaler og feedede data tilbage til et andet sæt neuroner, var de i stand til at udvælge det rigtige billede omtrent lige så pålideligt som normalt, hvis ikke lidt mere.
Men hvordan kunne en læge erstatte en hjernefunktion, såsom evnen til at danne langtidsminder, som nogen allerede havde mistet? I så fald ville det ikke være muligt blot at efterligne et tidligere eksempel på, hvordan individets hjerne fungerede og duplikere det i den elektroniske enhed. Foreløbigt arbejde tyder dog på, at en optagelse fra en rask persons hjerne kan bruges til tilskadekomne eller syge. Vi har optaget fra en række gnavere og var i stand til at udlede en generisk model for visse former for behandling, siger Deadwyler. Forskerholdet skal se, om de samme regler gælder for primater. Hvis de gør det, kan det betyde, at en MIMO-model kunne bruges til at danne et generisk mønster, der ville ligne den form for behandling, de fleste af os udfører med hensyn til visse typer opgaver, siger Deadwyler.