211service.com
Rotter kommunikerer gennem hjernechips
Rottepar kan kommunikere gennem hjernechips og samarbejde om at udføre en opgave, rapport forskere i nutiden Videnskabelige rapporter. Hjerneaktivitet registreret i en rotte blev oversat til et mønster af elektriske impulser, som derefter blev overført til en anden rotte, der var blevet trænet til at skubbe en bestemt håndtag som reaktion på et af to mønstre af elektrisk stimulering i dens hjerne. Rotterne arbejdede også sammen, siger forskerne. Hvis den anden rotte valgte det forkerte håndtag, så ville den første rotte ændre sin hjernefunktion og adfærd i det næste forsøg, så den modtagende gnaver var mere tilbøjelig til at få det rigtige, hævder forskerne.
Beslutninger, beslutninger: En rotte med et implantat, der registrerer hjerneaktivitet, vælger, hvilket håndtag der skal trykkes på som svar på et LED-lys.
Forskningen blev ledet af Miguel Nicolelis pladsholderbillede , en neurovidenskabsmand ved Duke University Medical Center, som tidligere har beskrevet en hjerne-computer-grænseflade, hvorigennem en abe kunne styre en gå-robot (se The Power of Thought) og en anden opsætning, hvor en virtuel følesans blev fodret ind i en abes hjerne gennem et elektrisk stimulerende array (se Give proteser en følelse af berøring). En håndfuld laboratorier har gjort imponerende fremskridt med at læse og skrive til hjernen i de seneste år med det formål at hjælpe lammede mennesker med at genvinde mobilitet via tankestyret robotik. Sidste år rapporterede to forskerhold, at quadriplegiske patienter kunne bruge hjerneimplantater til at kontrollere robotlemmer (se Brain Chips Helps Quadriplegics Move Robotic Arms with their Thoughts and Patient Shows New Dexterity with a Mind-Controlled Robot Arm ).
Men dagens undersøgelse, siger Nicolelis, handlede ikke om at forbedre hjerne-computer-grænsefladeteknologi for patienter, men snarere om at udforske nye grænser. Vi observerede fremkomsten af fysiologiske egenskaber, som vi ikke kunne forudsige, før vi gjorde dette, siger han og peger på det, han kalder samarbejde mellem de to dyrs hjerner.
I eksperimentet trænede Nicolelis og hans hold en rotte til at vælge mellem et håndtag på højre eller venstre side, afhængigt af hvilken af de to lysdioder, der tændte. Hvis rotten trykkede på det rigtige håndtag, fik den en givende slurk vand. Forskerne registrerede den elektriske aktivitet af rottens motoriske cortex, det område af hjernen, der styrer bevægelser, og oversatte aktiviteten involveret i at skubbe højrehåndtaget til mange impulser og skubbe venstrehåndtaget til færre impulser. Disse impulser blev derefter sendt til implantatet i hjernen på en anden rotte i et separat kammer. Den rotte var blevet trænet til at reagere på pulsmønstre på en lignende måde - flere pulser betød at skubbe håndtaget til højre.
Uden signal fra lysdioderne i sit bur var den anden rotte i stand til at vælge den korrekte håndtag 64 procent af tiden, på hvilket tidspunkt begge rotter ville få en vandbelønning (den informationssende rotte ville således få to; informationsmodtagelsen rotte ville kun få én). Da den anden rotte tog fejl, lagde den første rotte mærke til det, siger Nicolelis, fordi den ikke fik en anden belønning. Så i det næste forsøg ville den første rotte reagere hurtigere på LED-signalet og producere en større mængde opgaverelateret neuronaffyring sammenlignet med baggrundshjernestøj, siger han, hvilket gjorde den anden rotte mere tilbøjelig til at vælge den rigtige håndtag. Det er det, Nicolelis omtaler som samarbejde.
Forskerne demonstrerede også hjerne-til-hjerne-kommunikationen med whisker-stimulering hos den første rotte. Ligesom en kat bruger rotter deres knurhår til at bestemme, hvor bred en åbning er, og gnaverne kan trænes til at dreje hovedet til venstre eller højre alt efter om et hul i deres bur er smalt. I lighed med det første eksperiment blev hjerneaktiviteten hos den første rotte oversat til et bestemt mønster af impulser sendt til den anden rotte, som var blevet trænet til at stikke hovedet til venstre som svar på elektriske impulser, og til højre i fravær af impulser. Med disse tests valgte den anden rotte den rigtige side omkring 62 procent af tiden.
Med whisker-testen viste holdet, at rotterne ikke behøver at være i den samme bygning - eller endda på det samme kontinent - for at samarbejde. En rotte i Brasilien ved Edmond og Lily Safra International Institute of Neuroscience of Natal sendte hjernesignaler til en rotte på Duke campus i Durham, North Carolina.
Imidlertid er de binære beslutninger, der er truffet i rottetestene, ikke i overensstemmelse med, hvad hjerne-computer-grænseflader kan gøre i disse dage, skrev University of Pittsburgh's Andrew Schwartz , en pioner inden for patienthjerne-computer-grænseflader, i en e-mail til MIT Technology Review. Det kan lyde som ’mental telepati’ og derfor virke spændende, men når man ser det nærmere på, er det meget forsimplet, skrev han. Som kommunikationskanal kunne man tænke sig en fastlåst patient, der forsøger at kommunikere ved at blinke, hvor et blink betyder ja og nej blink betyder nej. Denne form for information kunne formidles ved at optage fra en enkelt neuron i en rotte og summende elektrisk strøm i modtagerrotten. Hvis rotten mærker summen, betyder det ja, nej summen betyder nej.
Men Nicolelis ser denne demonstration som begyndelsen på en ny forskningslinje, der kan føre til en ny form for databehandling. Han siger, at hans laboratorium arbejder på sværme af rotter, der kan dele motorisk og sensorisk information via hjerne-til-hjerne-grænseflader. Hvis du sætter hjerner sammen, kan du skabe en mere kraftfuld ikke-Turing-maskine, en organisk computer, der beregner ved erfaring, ved heuristik, siger han. Det kunne være en meget interessant arkitektur at udforske.