Ako netko ima oštećen bubreg, donor im može dati rezervni organ kako bi obje osobe mogle živjeti. A sada, što ako biste mogli učiniti nešto slično za prijatelja s kvarom mozga?
Povezani sadržaj
- Kako prozirna riba može pomoći u dekodiranju mozga
- Može li ova glava prijenosa pomoći u liječenju Parkinsonove bolesti?
U nedavnim laboratorijskim eksperimentima, Miguel Nicolelis i njegovi kolege spojili su mozak više majmuna i štakora kako bi funkcionirali kao "brainets" - zajedničke mreže koje mogu kooperativno upravljati virtualnom rukom i donositi proračune i odluke. Nicolelis se nada da bi povezivanjem ljudskog mozga na ovaj način moglo doći do novog moćnog skupa neuroloških alata koji bi mogli pomoći liječenju ljudi koji pate od Parkinsonove bolesti do paralize.
"Pokušavamo potpuno novo polje rehabilitacije mozga", objašnjava Nicolelis, direktor Centra za neuroinženjering Sveučilišta Duke. "Pokušat ćemo djelovati na moždane krugove i zapravo poboljšati funkcionalnu aktivnost mozga."
"Skloni smo zaboraviti da je mozak jedan od računalno najmoćnijih uređaja ikada razvijenih", dodaje Andrea Stocco sa Sveučilišta u Washingtonu, koja nije bila uključena u istraživanje. "Za stvari koje je razvijeno za to, poput smisla za prizor koji prvi put vidimo ili kontroliranje složenih pokreta naših udova, jednostavno je nenadmašno. Sada Nicolelis pokazuje da možemo kombinirati računsku snagu koju mozak mora riješiti vrste loše definiranih problema koji su zaista teški za naš softver, ali lako za rješavanje našeg biološkog hardvera, naših neurona. "
Sučelja između mozga i stroja postoje već otprilike dva desetljeća, a tehnologija pronalazi uporabu u raznim medicinskim tretmanima. Na primjer, neki uređaji koriste moždani električni izlaz, preveden od strane računala, kako bi omogućili ljudima kontrolu protetike ili manipuliranje invalidskim kolicima. Ali u prethodnom poslu radilo je samo o jednom operateru. Nicolelis se nadao da će saznati može li više subjekata raditi zajedno kao sučelje mozga i stroja na poboljšanju neuronske aktivnosti.
Njegov tim opremio je tri majmuna s implantiranim elektrodama koje su nadzirale i bilježile neuronske aktivnosti, a koje je potom moglo kombinirati s računalom. Majmuni su bili stacionirani u odvojenim prostorijama, od kojih je svaka imala digitalni prikaz na kojem je majmun mogao pomoću sučelja mozga i računala upravljati virtualnom rukom prema nagradi. U nekim testovima majmuni su dijelili kontrolu nad rukom, dok su u drugima svaki kontrolirali pokret u određenom smjeru. Nitko od životinja nije znao da surađuju na pomicanju ruke. Iznenađujuće, oni nisu samo izvršili zadatak, već su se usavršili s praksom.
"Čini se da očigledno da samo dobivanjem vizualnih povratnih informacija i dobivanja nagrade za obavljanje neke akcije, ove životinje mogu zapravo sinkronizirati mozak i mogu naučiti udovoljiti zahtjevima određenog zadatka", kaže Nicolelis, čiji je tim opisao rezultati prošlog tjedna u Znanstvenim izvješćima .
"Majmuni, radeći zajedno, sporije su izvršavali zadatak od onoga što bi bilo tko od njih mogao manipulirati džojstikom - ali učili su točno jednako brzo", kaže Stocco. "To je nevjerojatno, a čini se da to znači da za mozak, ovaj problem postaje lako tumačiti kao i svaki problem osjetilne motoričke koordinacije. Od ovog sjajnog početka možete vidjeti kako biste mogli stvoriti složenije zadatke koje će majmuni uspjeti obaviti bolje radeći zajedno nego što bi to bilo koji od njih mogao napraviti sam. "
U odvojenom eksperimentu, također opisanom u Znanstvenim izvještajima, četiri štakora fizički su povezana mikrotajlom kako bi istražila kako njihovi mozgovi djeluju zajedno kao umrežena jedinica kako bi se borili sa nizom problema. Štakori su se hranili električnim impulsima informacija i nagrađivali kad su sinkronizirali mozak. Također su dobili podatke, poput temperature i barometrijskog tlaka. Štakori su čuvali, dohvaćali i dijelili te informacije - što je omogućilo njihovom mozgu da se bolje ponaša u analizama poput predviđanja vremena nego jedan bežični štakor.
"Ono što su učinili zaista su gurali kovertu, a meni je to bilo fascinantno", kaže Stocco, koji je povijest stvorio prije dvije godine, sa kolegom Rajeshom Raom, s prvim udaljenim sučeljem mozga od čovjeka do čovjeka. Rao je poslao moždani signal putem interneta koji je pomicao Stoccovu ruku čak i dok je sjedio u sobi prekoputa.
Nicolelis sugerira da se ljudi već mogu uključiti u prirodni oblik dijeljenja mozga kad su podvrgnuti zajedničkoj povratnoj informaciji - a da ne znaju da se to događa. "Zanimljivo je da se to vjerojatno stalno događa kod nas. Kad gledamo film u kazalištu, ova vrsta povratnih informacija vjerojatno sinkronizira mozak kod publike, tako da imamo te grupne reakcije, smijući se ili plačemo u istim trenucima ", kaže on.
"To također može objasniti zašto skupine ljudi mogu surađivati u postizanju zajedničkog cilja. Kao na primjer sportski tim, gdje često gledamo i kažemo da ekipa napokon igra kao tim, a ne kao gomila pojedinaca. Nitko zapravo nema staviti svoje ruke na to što upravo ta kemija čini nogometnu momčad boljom igrom. Možda smo pronašli mehanizam - sinkronizaciju moždane akcije. "
Njegov tim sada radi na pokušajima prevođenja studije na majmunima u neinvazivne kliničke prakse kako bi se pomoglo rehabilitaciji paraliziranih ljudi kroz grupno razmišljanje i djelovanje.
"Na primjer, kod svojih sam paraplegičnih pacijenata primijetio da je vrlo teško početi trenirati koristeći moždani signal, jer mozak može doslovno zaboraviti da imate noge", objašnjava. "Dakle, dio ove neurološke rehabilitacije je korištenje drugog mozga da bi se ovaj koncept mogao uvesti u mozak pacijenata. Mogli bismo imati i fizikalnog terapeuta ili čak pacijentove rodbine za pomoć tijekom faze treninga, kombinirajući njihove moždane aktivnosti s pacijentovim mozgovnim aktivnostima. "
