Relatert innhold
- Disse forskerne ønsker å slippe løs en hær av larver for å ødelegge kokainavlinger
Ved å stimulere nevral aktivitet med elektroder økte forskerne de mentale ferdighetene til rhesus-aper under påvirkning av kokain. Bilde via Wikimedia Commons / JM Garg
I løpet av det siste året har vi sett oppfinnelsen av stadig mer sofistikerte protetiske lemmer, ører og øyne - ideer og oppfinnelser som en gang virket så fantasifulle at de tilhørte området science fiction. Nå går et team av forskere ved Wake Forest University i North Carolina et skritt videre, og jobber med å utvikle en protese for det mest komplekse organet av alle: sinnet.
Som avslørt i en artikkel publisert i dag i Journal of Neural Engineering, skapte forskerne en måte å manipulere den nevrale aktiviteten til rhesus-aper for å hjelpe dem med å ta beslutninger når deres kognitive evner ble svekket på grunn av administrering av kokain. Forskerne sier at forskningen deres en dag kan føre til en ny måte å hjelpe mennesker som har redusert den kognitive evnen til sykdom eller skade.
For å etablere en baseline for apenes beslutningsevner, trente forskerne dem til å utføre en enkel matchingoppgave på en datamaskin. Da hver av de fem apene som ble brukt i studien, så på en dataskjerm, fikk de vist et enkelt utklippsbilde, og deretter ble skjermen blank i et minutt eller to. Etterpå kom det originale bildet tilbake, sammen med ett til syv andre bilder.
Samtidig ble plasseringen av apenes armer på benken foran datamaskinen sporet via et kamera som oppdaget UV-lys, som spratt av en spesiell reflektor festet på baksiden av apenes hender. Posisjonen til hendene, som det ble oppdaget av kameraet, ble digitalisert og matet inn i datamaskinen, så da de beveget hendene, beveget en markør seg på dataskjermen, som om de hadde en mus.
Da bildene kom tilbake på dataskjermen etter det tomme intervallet, hvis apene flyttet markøren over det originale bildet de hadde blitt vist, ble de belønnet med en dråpe juice via en sipper nær munnen. I løpet av flere måneder fikk hver ape taket på oppgaven og trente seg til de kunne velge riktig bilde 40 til 75 prosent av tiden, avhengig av antall bilder som ble vist.
Mens de gjorde samsvaret, overvåket forskerne imidlertid apenes nevrale mønstre med registreringssylindere som hadde blitt implantert i dyrenes prefrontale cortex, et område av hjernen som er kjent for å være aktiv under beslutningsoppgaver. Forskerne oppdaget at de samme nevrale aktivitetsmønstrene oppsto pålitelig i dette området når apene fullførte oppgaven, og sjeldnere når apene valgte feil bilde.
Deretter ble ting interessant: Da apene så på bildene og nippet til juice, sprøytet forskerne hver kokain med kokain. Fordi stoffet er kjent for å forstyrre den slags fortsatte konsentrasjons- og beslutningsferdigheter som er nødvendige for å få datamaskinens samsvarende oppgave riktig, falt apenees suksessrater forutsigbart, og de valgte riktig bilde 13 prosent sjeldnere enn før de fikk kokain .
Da forskerne brukte elektrodene som de tidligere hadde implantert i apene sine hjerner - lokalisert på de nøyaktige stedene inne i den prefrontale cortex som hadde skutt pålitelig når de riktig matchet bildet - for senere å utløse nevronene, replikere skytsemønstrene, ble resultatene var dramatiske.
"Proteseenheten er som å" snu en svitsj "for å slå på en avgjørelse i sanntid, " sa Sam Deadwyler, professor i fysiologi og farmakologi ved Wake Forest og en av studiens forfattere. Under påvirkning av kokain, ble protesen gjenopprettet og til og med forbedret sammenlignet med baseline, med apene som valgte riktig bilde 10 prosent oftere enn før.
"Basert på funnene fra denne studien, håper vi i fremtiden å utvikle en implanterbar nevroprotese som kan hjelpe folk til å komme seg etter kognitive mangler på grunn av hjerneskader, " sa Wake Forest-professor Robert E. Hampson, hovedforfatter av studien.
Imidlertid kan det tenkes at fristelsen fra en nevrale proteser kan være sterk nok til en dag å appellere til en annen gjeng - i stedet for de som fikk slag eller lesjon, leter folk bare etter et konkurransefortrinn. Det høres kanskje langsiktig ut, men i en tid med “neuroenhancing” medisiner og stadig økende plastisk kirurgi, er det ingen som kan si hvor begrepet nevrale protetikk kan gå.
