Редактирование мозговой деятельности с голографией: Используя оптогенетику и голографическое проектирование, ученые стремятся имплантировать восприятие в мозг

Калифорнийский университет, нейробиологи Беркли строят оборудование, чтобы сделать легко, что, используя голографическое проектирование в мозг, чтобы активировать или подавить десятки и в конечном счете тысячи нейронов сходу, большое количество времен каждая секунда, копирующие настоящие образцы мозговой деятельности, чтобы дурачить мозг, заставляя думать это чувствовало, видело или почувствовало что-то.Цель пребывает в том, чтобы постоянно читать нервную деятельность и решать, на базе деятельности, что наборы нейронов активировать, чтобы моделировать образец и ритм фактического мозгового ответа, чтобы заменить потерянные сенсации по окончании повреждения периферического нерва, например, или руководить протезом.«У этого имеется громадный потенциал для нервных протезов, потому, что ему была нужна точность для мозга, чтобы трактовать пример активации. Если Вы имеете возможность прочесть и написать язык мозга, Вы имеете возможность сообщить с ним на его собственном языке, и это может трактовать сообщение намного лучше», сказал Алан Мардинли, постдокторант в лаборатории УКА Беркли Хиллеля Адесника, доцента молекулярных и цитобиологии. «Это – один из первых шагов в дальней дороге, чтобы создать разработку, которая могла быть виртуальным мозговым внедрением с дополнительными чувствами или увеличила чувстве».

Mardinly – один из трех первых авторов статьи, кажущейся онлайн 30 апреля перед публикацией в издании Nature Neuroscience, что обрисовывает голографический мозговой модулятор, что может активировать до 50 нейронов сходу в трехмерном куске мозга, содержащего пара тысяч нейронов, и повторить что до 300 раз в секунду с различными наборами 50 нейронов.«У способности сообщить с мозгом имеется немыслимый потенциал, чтобы оказать помощь дать компенсацию за неврологический ущерб, нанесенный дегенеративными заболеваниями или травмой», сказал Эхуд Изакофф, преподаватель УКА Беркли молекулярных и цитобиологии и директора Университета Нейробиологии Хелен Виллс, что не был вовлечен в научно-исследовательскую работу. «Кодируя восприятие в людскую кору, Вы имели возможность дать слепым видеть или парализованный, чтобы почувствовать прикосновение».Голографическое проектирование

Любой из этих 2 000 – 3 000 нейронов в куске мозга был снабжен оборудованием с белком, что, в то время, в то время, когда поражено вспышкой света, включает клетку, чтобы создать краткий шип деятельности. Один из основных прорывов нашёл способ предназначаться для каждой клетки лично, не совершая нападки нежданно.

Чтобы сосредоточить свет на легко клеточное тело – цель, меньшая, чем ширина людских волос – фактически всех клеток в куске мозга, что они развернули к компьютеру, произвела голографию, сосредоточения света и способ изгиба, чтобы организовать трехмерный пространственный пример. Эффект пребывает в том, как как будто бы бы 3D изображение плавало в космосе.В этом случае голографическое изображение проецировалось в узкий слой мозговой ткани в поверхности коры, приблизительно одной десятой одного миллиметра толщиной, без оглядки на то, что ясное окно в мозг.

«Важный движение вперед – свойство руководить нейронами совсем правильно в пространстве и времени», сказал postdoc Николас Пегард, второй первый создатель, что трудится и в лаборатории Адесника и в лаборатории соавтора Лоры Уоллер, адъюнкт-профессор информатики и электротехники. «В противном случае говоря чтобы стрелять в очень определенные наборы нейронов Вы хотите активировать и сделать это в характерном масштабе и скорость, на которой они как правило трудятся».Исследователи уже удостоверились в надежности прототип в контакте, видении мозгов и моторных областях мышей, в то время, в то время, когда они идут на беговой дорожке с их остановленными головами. В то время как они не обратили внимание ни на какие конкретно конкретно трансформации поведения в мышах, в то время, в то время, когда их мозг стимулируется, Мардинли объявил, что их мозговая деятельность – что измерен в настоящем времени с отображением с двумя фотонами уровней кальция в нейронах – показывает образцы, подобные ответу на сенсорный стимул.

Они – на данный момент учебные мыши, так, они смогут отыскать трансформации поведения по окончании стимуляции.Протезирование и мозговые внедренияВ области покрытого мозга – на данный момент часть, от которой половина квадрата миллиметра и одной десятой один миллиметр толщиной – вероятно расширена, чтобы просматривать и написать большему количеству нейронов во внешнем слое мозга или коре, Пегард, заявили.

И лазерная установка голографии имела возможность в конечном счете быть миниатюризирована, чтобы поместиться в портфель, что человек имел возможность буксировать около.Mardinly, Pegard и второй первый создатель, postdoc Иэн Олденберг, выстроил голографический мозговой модулятор, делая технические удачи во многих областях.

Мардинли и Олденберг, вместе с Сэвитой Сридхараном, научным сотрудником в лаборатории, развивались лучше optogenetic, переключается, чтобы вложить в клетки, чтобы включить и отключить их. Выключатели – свет активировал ионные каналы на поверхности клеток, каковые раскрываются кратко, в то время, в то время, когда позвано – включают сильно и затем не так долго осталось ждать выключаются, все приблизительно в 3 миллисекундах, так, они готовы повторно стимулироваться до 50 или больше раз в секунду, согласовывающиеся с простыми темпами увольнения в коре.

Pegard создал голографическую совокупность проектирования, используя жидкокристаллический экран, что действует как голографическое отрицание, чтобы ваять свет от лазеров на 40 Вт в желаемый 3D пример. Лазеры пульсируются во взрывах длиной в фемтосекунду каждую микросекунду. Он, Mardinly, их коллеги и Ольденбург опубликовали работу в прошедшем сезоне, обрисовав устройство, которое они именуют 3D УБИТЫМИ для трехмерной scanless голографической оптогенетики с временным сосредоточением.«Это – кульминация разработок, что исследователи трудились некое время, но были неосуществимы соединить», сказал Мардинли. «Мы решили многочисленные технические проблемы одновременно с этим, чтобы объединить все это и наконец реализовать потенциал данной разработке».

Вследствие того что они улучшают собственную разработку, они планируют начать захватывать настоящие образцы деятельности в коре, чтобы изучить, как воспроизвести сенсации и восприятие, чтобы воспроизвести через их голографическую совокупность.

7 комментариев к “Редактирование мозговой деятельности с голографией: Используя оптогенетику и голографическое проектирование, ученые стремятся имплантировать восприятие в мозг”

Оставьте комментарий