Šta se događa u našem umu dok, na primer, čitate ovaj tekst? Drugim rečima, koji regioni našeg mozga su aktivni, koji neuroni "pričaju", koji ćute i koje signale šalju ostatku tela?
Mapiranje neuralne aktivnost i direktnog telesnog ponašanja je jedan od glavnih ciljeva neurologa koji razvijaju različite vrste aparata za tzv. interfejovanje (spajanje) mozga i mašine. To su uređaji koji čitaju i tumače aktivnost u mozgu i prenose instrukcije kompjuteru ili mašini. Iako možda izgleda kao naučna fantastika, postojeći aparati mogu, na primer, da povežu paralizovanu osobu sa robotičkom rukom. Aparat čita neuralnu aktivnost osobe i tumači je kao nameru da se pomeri ruka i, u skladu sa time, pomera se.
Veliko ograničenje ovih aparata, koji se nazivaju BMI (skraćeno od brain-machine interface) jeste što im je potreban invazivni hirurški zahvat da bi mogli da čitaju naše moždane aktivnosti. Međutim California Tech univerzitet je razvio minimalno invazivan BMI koji je sposoban da čita moždanu aktivnost i uskladi je sa željenjim kretanjem. Uz pomoć fUS tehnologije (functional ultrasound odnosno ultrazvuk) može detaljno da mapira moždanu aktivnost osobe precizno i duboko unutar mozga (čak do rezolucije od 100 mikrometara, jedan neuron je veličine 10 mikrometara).
Nova fUS tehnologija je ogroman korak ka stvaranju novih BMI koji mogu da obavljaju svoju ulogu u svakodnevici ljudi bez potrebe drastične hirurške intervencije.
Kako kaže jedan od glavnih autora ove studije Sumner Norman, doktorand sa laboratorije Andersen sa CalTech:
Invazivni oblici povezivanja ljudi i mašina već mogu da vrate sposobnost kretanja ljudima koji su imobilisani ili invalidi iz različitih razloga. Nažalost, tek nekolicina sa teškim oblicima paralize su primljeni i voljni da im se elktrode instaliraju trajno u mozak. Ultrazvuk kao medijum konekcije sa mozgom je veoma velika stvar, ova tehnologija nam omogućava da detaljno pratimo aktivnost mozga bez nanošenja povreda moždanom tkivu. Zaista smo tehnologiju pritisli do maksimuma, kao i tehniku kreiranja slika iz ultrazvuka. Oduševljeni smo rezultatima i, najvažnije, sposobnošću da se predvidi kretanje na osnovu njih. Ono što je najlepše od svega jeste to što je fUS tehnologija mlada i poseduje ogroman potencijal - ovo je bio samo naš prvi korak u omogućavanju pristupa brzih, efikasnih i minimalno invazivnih BMI velikom broju ljudi.
Članak, u kome su detaljno objavljeni rezultati rada, izašao je u časopisu Neuron 22. marta
NAUKA: Sećanja bez mozga? 🤔
Sam ultrazvuk funkcioniše po principu emitovanja pulsa visoke frekvencije i potom detektovanja na koji način vibracije od zvuka se ponašaju u različitim supstancama - kao što su različita tkiva u telu. Zvuk putuje različitim brzinama kroz ova tkiva i registruje gde počinju i gde se završavaju različiti tipovi.
Ultrazvuk takođe može da čuje unutrašnji rad ili pomeranje organa. Na primer, crvena krvna zrnca povećavaju visinu frekvencije dok prilaze izvoru ultrazvučnih talasa i smanjuju dok se udaljavaju. Merenje ovog fenomena omogućilo je naučnicima da znaju i najmanju promenu prokrvljenosti mozga, čak i do 100 mikrometara promera.
Kako navodi jedan od učesnika u izradi studije Mikail Šapiro, profesor hemijskog inženjeringa:
Tehnologija je razvijena uz pomoć primata, koji su naučeni da pomeraju oči ili ruke u određenim paternima na zadati znak. Kako su primati izvršavali zadatke, fUS je merio moždanu aktivnost, koja je potom upoređivana sa databazom, koja je sadržala godine i godine prošlih testiranja i zapisa merenja moždanih aktivnosti primata. Naravno, dobijeni podaci su bili apsolutno tačni.
Potom se pristupilo izradi BMI interfejsa, tačnije da li se podaci dobijeni ultrazvukom mogu iskoristiti da se u relnom vremenu dekodiraju intencije primata. Podaci dobijeni ultrazvukom i intencija koja se slala moždanom aktivnošću (želja za pomeranjem ruke, oka, prsta itd.) procesuirana je od strane algoritma, koji je naučio da pogađa i predviđa koja moždana aktivnost je asocirana sa kojom intencijom. Kada je proces učenja paterna završen, prešlo se na rad sa podacima koji su stizali istog trena iz uma primata.
Za nekoliko sekundi algoritam je predviđao sve pokrete i namere primata. Pokret, smer, želju i intenciju.
Iako je ovo istraživanje počivalo na eksperimentima sa primatima, u planu je već nova saradnja sa USC, gde bi se pristupio testiranju na ljudskim dobrovoljcima koji su već preživeli teške povrede i oštećenja mozga. Posebno sa onima koji su usled nesreće ustali bez dela lobanje. Ovo se dešava jer kroz ove "prozore" ultrazvuk prolazi sa najmanje smetnji i daje najčistije podatke potrebne za dalja istraživanja za potrebe ljudi.
Sve u svemu, odelo IronMan nije daleko u budućnosti, niti je više toliko SciFi. 😁😁😁
NAUKA: Naučnici žele da naprave Nojevu barku na Mesecu 🌛
NAUKA: Pantljičara dobila rak, a ON umro 🤢
MEDICINA: Dnevni unos kofeina restrukturira mozak! 😨
Autor: redportal.rs
