Real-Life Mind Meld? Wetenschappers Koppelen Dierenbreinen

{h1}

Wetenschappers verbonden dierlijk brein samen in 'hersentjes' kunnen problemen gezamenlijk oplossen. Deze brain-to-brain-interfaces kunnen leiden tot 'organische computers' die zijn gemaakt van meerdere dierenhersenen die met elkaar zijn verbonden.

Verzet is zinloos - wetenschappers zijn nu een stap dichter bij de Borg van 'Star Trek', bedrading van hersenen samen in 'hersentjes' die problemen kunnen oplossen als teams, suggereren nieuwe experimenten met apen en ratten.

De onderzoekers zeggen dat deze zogenaamde brain-to-brain-interfaces kunnen leiden tot 'organische computers' die zijn gemaakt van meerdere dierenhersenen die met elkaar zijn verbonden.

Wetenschappers over de hele wereld ontwikkelen brain-machine interfaces waarmee mensen en proefdieren robotarmen en exoskeletten kunnen bedienen met alleen hun verstand. Deze werken door hersensignalen om te zetten in computersignalen en omgekeerd. [10 dingen die je niet wist over de hersenen]

Onlangs ontwikkelden neurobioloog Miguel Nicolelis van het Duke University Medical Center en zijn collega's de eerste brain-to-brain-interfaces, arrays van microscopische draden geïmplanteerd in de hersenen van ratten die real-time intercontinentale gegevensoverdracht tussen paren knaagdieren mogelijk maakten. Eén set ratten zou leren om op bewegingen of aanrakingen gebaseerde problemen op te lossen, en hun hersenactiviteit werd geregistreerd als patronen van elektrische stimulatie die in de hersenen van een andere set ratten werden overgebracht, waardoor de ontvangende dieren sneller die problemen konden oplossen.

Nu hebben Nicolelis en zijn collega's brein-tot-herseninterfaces gebruikt om hersennetwerken of hersenkrakers te maken die samen kunnen werken om eenvoudige taken uit te voeren.

In één reeks experimenten brachten de wetenschappers rhesus makaken samen in een brains met twee hersenen, een B2, of een braille met drie hersenen, een B3. De primaten zaten allemaal in aparte kamers en deelden hersenactiviteit met betrekking tot hun zintuigen en bewegingen.

De onderzoekers hadden vervolgens de apen controle over de bewegingen van een realistische virtuele aaparm op een videodisplay. De hoeveelheid controle die elke primaat had over de arm, was afhankelijk van het experiment. In één experiment bijvoorbeeld, konden de apen in een B2 slechts één van de twee dimensies van de armbeweging besturen (zoals op en neer, of links en rechts), terwijl in een ander de apen in een B3 elk twee van drie dimensies van beweging (bijvoorbeeld naar en van weg).

Als de apen met succes de arm hebben geleid om een ​​bewegend doelwit aan te raken, kregen ze een kleine beloning voor sap. De wetenschappers ontdekten dat de apen met langdurige training hun gedrag steeds meer coördineerden en hun hersenactiviteit synchroniseerden, wat leidde tot betere prestaties.

Apen in aparte kamers stonden tegenover een computermonitor die een virtuele arm liet zien. Onderzoekers ontdekten dat de dieren hun hersenactiviteit synchroniseerden en hier samen aan werkten

Apen in aparte kamers stonden tegenover een computermonitor die een virtuele arm liet zien. Onderzoekers ontdekten dat de dieren hun hersenactiviteit synchroniseerden en samenwerkten in deze "hersenkrakers" om eenvoudige taken uit te voeren.

Krediet: tekeningen door Miguel A.L. Nicolelis

In een andere reeks experimenten verbonden de onderzoekers drie of vier volwassen ratten in een brainet om elementaire rekenproblemen op te lossen. De wetenschappers implanteerden eerst arrays van microscopische draden in de primaire somatosensorische cortex van de ratten, het hersengebied gekoppeld aan het tastgevoel. Vervolgens lieten ze zien dat ze dit gedeelte van de hersenen lichtjes elektrisch konden stimuleren, wat genereerde wat Nicolelis zei dat waarschijnlijk een soort tastbaar gevoel was. [5 gekke technologieën die een revolutie in de biotechnologie teweegbrengen]

In één experiment leerden dorstige ratten, toen ze deze stimulus kregen, dat ze water konden krijgen als ze de elektrische activiteit van hun hersenen synchroniseerden. Het is niet bekend wat de ratten precies doen om hun hersenactiviteit te veranderen, zei Nicolelis.

In de loop van de tijd leerden hersenkrakers van de rat hoe ze de eenvoudige computationele taak van patroonherkenning konden voltooien. De ratten herkennen verschillende patronen van hersenstimulatie, synchroniseren hun hersenactiviteit wanneer ze een soort stimulus ontvangen en desynchroniseren als ze een andere ontvangen, aldus de onderzoekers.

De studie onthulde dat dergelijke vaardigheden voor patroonherkenning kunnen worden gebruikt om een ​​verhoogde of verminderde kans op regen te voorspellen. De ratten ontvingen patronen van elektrische stimulering die een toenemende of afnemende luchttemperatuur en toenemende of afnemende luchtdruk vertegenwoordigden. De afnemende luchtdruk en de stijgende luchttemperatuur signaleren vaak onweersbuien in de vroege avond in North Carolina, waar het onderzoek plaatsvond. De hersentjes voorspelden de kans op regen met 41 procent nauwkeurigheid, veel hoger dan kans, en beter dan enkele ratten die deze gegevens ontvingen.

"De ratten konden taken over dieren verdelen, dus hun individuele werklast was veel kleiner", zei Nicolelis. "Dat hadden we in het begin niet verwacht."

Een mogelijke klinische toepassing van dit onderzoek is om verlamde patiënten te verbinden met gezonde vrijwilligers om hen te helpen opnieuw te leren bewegen, of patiënten te helpen leren robotische ledematen of exoskeletten te controleren, zei Nicolelis.

"We hopen binnen een paar maanden gegevens over dergelijk onderzoek te kunnen rapporteren", aldus Nicolelis. "Op een dag zou dit ook kunnen helpen patiënten, epilepsiepatiënten en patiënten met andere neurologische aandoeningen te beroeren.Dit zou ook niet-invasief kunnen worden gedaan, in plaats van implantaten te gebruiken zoals we deden bij onze experimenten met apen en ratten."

De wetenschappers hebben hun bevindingen vandaag online (9 juli) in twee studies in het wetenschappelijke tijdschrift Scientific beschreven.

Volg ons @livecience, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com