Καλώς ορίσατε στις Υπηρεσίες Έρευνας και Στρατηγικής στους σημερινούς γρήγορους ρυθμούς.
Παρόλο που ήταν μια δύσκολη χρονιά για τους περισσότερους τομείς της επιστήμης, η χρυσή εποχή της νευροεπιστήμης συνέχισε να ακμάζει με επιταχυνόμενο ρυθμό καθ' όλη τη διάρκεια του 2020. Συγκεκριμένα, υπήρξαν πολλές ανακαλύψεις επιστημονικής φαντασίας για τη χαρτογράφηση του εγκεφάλου μας, σημαντικές εξελίξεις για τη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας σε μεγαλύτερη ηλικία και η αυγή μιας νέας εποχής νευροεπιστήμης που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη. Ας ρίξουμε μια ματιά σε 9 από τις κορυφαίες ανακαλύψεις της νευροεπιστήμης της περασμένης χρονιάς.
Νωρίτερα φέτος, επιστήμονες του MIT ανέπτυξαν μια νέα τεχνική για να συνδυάσουν τη δομική χαρτογράφηση (ανατομία του εγκεφάλου) με τη λειτουργική χαρτογράφηση (πώς συμπεριφέρεται ο εγκέφαλος) - η πρώτη φορά που αυτό επιτεύχθηκε σωστά. Επιπλέον, αυτό έγινε σε ζωντανά ποντίκια, με τη χαρτογράφηση να πραγματοποιείται σε περιοχές του εγκεφάλου ποντικών σε πραγματικό χρόνο. Αυτό το βίντεο δίνει μια ιδέα για το πόσο συναρπαστικό είναι να βλέπεις τη σύνδεση των δομών του εγκεφάλου και της ζωντανής δραστηριότητας να αλλάζει ως απόκριση στην προβολή διαφορετικών εικόνων σε ένα ποντίκι.
Η τεχνική vanguard συνδυάζει μικροσκοπία τριών φωτονίων τρίτης αρμονικής γενιάς (THG) με χαρτογράφηση αμφιβληστροειδούς, επιτρέποντας την παρατήρηση της δραστηριότητας μέσω του βαθύ εγκεφαλικού ιστού μέσω ηλεκτρικών υπογραφών.
Προσφέρει επίσης εκπληκτική ανάλυση, επιτρέποντας τη μελέτη μεμονωμένων νευρώνων και των υποδομών τους, καθώς και λεπτών αιμοφόρων αγγείων και μυελίνης - ενός είδους μονωτή που είναι γνωστό ότι αποτελεί κρίσιμο παράγοντα στην ταχύτητα επεξεργασίας του εγκεφάλου.
Αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε στα οπτικά κέντρα του εγκεφάλου, αλλά η ίδια μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη άλλων περιοχών. Υπόσχεται να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση των διαφορών στις υγιείς και νοσούντες εγκεφαλικές καταστάσεις, καθώς και του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται στα περιβαλλοντικά ερεθίσματα.
Το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ σημείωσε μια σημαντική ανακάλυψη με μια νέα τεχνική διεστιακής μικροσκοπίας που ονομάζεται COSMOS . Η εργασία τους κατέγραψε ταινίες νευρωνικής δραστηριότητας σε ολόκληρο τον εγκεφαλικό φλοιό ενός εγκεφάλου ποντικού.
Αυτά τα σήματα καταγράφηκαν ουσιαστικά με βιντεοσκόπηση του εγκεφάλου από τρεις διαφορετικές γωνίες και στη συνέχεια με υπολογιστική εξαγωγή σημάτων για την παροχή ενός ζωντανού βίντεο μακροσκοπικής δραστηριότητας στο αριστερό και το δεξί ημισφαίριο. Ακολουθεί ένα δείγμα όπου βλέπετε κυριολεκτικά την αξιοσημείωτη ηλεκτρική καταιγίδα ενός πραγματικού εγκεφάλου σε δράση.
Καθώς ο φλοιός χειρίζεται σύνθετες γνωστικές λειτουργίες υψηλότερου επιπέδου, πιο μυστηριώδεις συμπεριφορές, όπως οι διαδικασίες λήψης αποφάσεων, μπορούν πλέον να αρχίσουν να αποκαλύπτονται με έναν σφαιρικό τρόπο. Για παράδειγμα, για την κατανόηση της σχέσης των αποφάσεων που εξαρτώνται από την αισθητηριακή αντίληψη και την κινητική λειτουργία (σκεφτείτε τι εμπλέκεται στην απόφαση για το ποιος τρόπος να αποφύγετε ένα αυτοκίνητο που έρχεται από την αντίθετη κατεύθυνση).
Οι ερευνητές αναμένουν επίσης ότι το COSMOS θα αποτελέσει μια οικονομική μέθοδο για τον έλεγχο των επιδράσεων των ψυχιατρικών φαρμάκων, ώστε να μπορούν να αναπτυχθούν ώστε να είναι πιο λειτουργικά αποτελεσματικά.
Όπως έχουμε καλύψει σε προηγούμενο ιστολόγιο, μια σημαντική ανακάλυψη για Deep Mind ήρθε μέσω της μίμησης των νεοφλοιωδών στηλών του ανθρώπινου νου. Αυτό οδήγησε σε σημαντικά αυξημένη νοημοσύνη χρησιμοποιώντας ένα κλάσμα της υπολογιστικής ισχύος. Ως αποτέλεσμα, αυτή η τεχνητή νοημοσύνη, που βασίζεται σε ανθρώπινα μοντέλα, έχει πλέον ξεπεράσει τους καλύτερους παίκτες σκακιού, Go και eSports στον κόσμο στα δικά τους παιχνίδια.
Αν και δεν είναι πλήρως κατανοητός, ο ύπνος παρέχει μια κρίσιμη λειτουργία για τον εγκέφαλο των θηλαστικών και των ανθρώπων, με σοβαρά προβλήματα να εμφανίζονται κάθε φορά που στέρηση ύπνου . Φέτος, το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος ανακάλυψε ότι τα αυξανόμενα υπολογιστικά δίκτυα των συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης υποφέρουν επίσης από ένα είδος στέρησης ύπνου, καθίστανται ασταθή όταν εκτελούνται για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς ανάπαυση. Ωστόσο, όταν τίθενται σε μια κατάσταση δικτύου παρόμοια με τα εγκεφαλικά κύματα που βιώνουμε κατά τη διάρκεια του ύπνου, αποκαθίσταται η βέλτιστη απόδοση.
Αυτό μπορεί να μην ακούγεται και τόσο σπουδαίο, αλλά οι εξελίξεις στην Τεχνητή Νοημοσύνη είναι πιθανό να μεταμορφώσουν τον τρόπο που ζούμε όλοι. Τα ευρήματα υποδηλώνουν επίσης ότι η συγχώνευση των επιστημονικών κλάδων της νευροεπιστήμης και του τομέα της Τεχνητής Νοημοσύνης θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα εποχή υπερ-έξυπνων υπολογιστών.
Μια μικροσκοπική συσκευή εγκεφάλου χρησιμοποιήθηκε για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής ασθενών με σοβαρή παράλυση των άνω άκρων που προκαλείται από νόσο των κινητικών νευρώνων. Αυτή η δοκιμή, εμφύτευσε τη νέα μικροτεχνολογία στους εγκεφάλους των συμμετεχόντων.
Η συσκευή που ονομάζεται Stentrode™ εισήχθη μέσω χειρουργικής επέμβασης κλειδαρότρυπας στον λαιμό και από εκεί μεταφέρθηκε στον κινητικό φλοιό μέσω αιμοφόρων αγγείων. Αυτή η ελάχιστα επεμβατική μέθοδος αποφεύγει τους σχετικούς κινδύνους και τις επιπλοκές ανάρρωσης της ανοιχτής χειρουργικής επέμβασης στον εγκέφαλο.
Το εμφύτευμα χρησιμοποιεί ασύρματη τεχνολογία για να μεταδίδει συγκεκριμένη νευρωνική δραστηριότητα σε έναν υπολογιστή, όπου μετατρέπεται σε ενέργειες με βάση τις προθέσεις των ασθενών. Παραδόξως, αυτό το μικροσκοπικό τσιπ επέτρεπε στους ασθενείς να εκτελούν ενέργειες όπως κλικ και ζουμ, και να γράφουν με ακρίβεια 93%, βοηθώντας τους να κάνουν πράγματα που εμείς θεωρούμε δεδομένα, όπως μηνύματα κειμένου, email και ηλεκτρονικές αγορές.
Είναι ακόμη πολύ νωρίς, αλλά η ελάχιστα επεμβατική φύση της θεραπείας δείχνει τις μεγάλες δυνατότητες των μικρονευροτεχνολογιών να βοηθήσουν άτομα με κάθε είδους γνωστικές διαταραχές.
Το 2018 αναφέραμε ότι οι επιστήμονες έμαθαν πώς να επαναπρογραμματίζουν τα βλαστοκύτταρα σε συγκεκριμένους νευρώνες. Φέτος, ερευνητές από τέσσερα διαφορετικά πανεπιστήμια των ΗΠΑ έκαναν ένα μεγαλύτερο βήμα προς το ιερό δισκοπότηρο της παράτασης της ζωής. Εντοπίζοντας δίκτυα γονιδίων που ρυθμίζουν την κυτταρική αναγέννηση, μπόρεσαν να χειραγωγήσουν τα φυσιολογικά κύτταρα ώστε να μετατραπούν σε προγονικά κύτταρα, τα οποία μπορούν να μεταμορφωθούν σε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου για να αντικαταστήσουν τα θνησιγόνατα κύτταρα.
Η απόδειξη της ιδέας τους πραγματοποιήθηκε με τα νευρογλοιακά κύτταρα των ψαριών ζέβρα, μετατρέποντάς τα αποτελεσματικά σε βλαστοκύτταρα, τα οποία στη συνέχεια ανίχνευσαν και αποκατέστησαν τα κατεστραμμένα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς για την αποκατάσταση της μειωμένης όρασης.
Ο κυτταρικός θάνατος, ή απόπτωση, παίζει σημαντικό ρόλο στην αναπόφευκτη φυσική γήρανση στους ανθρώπους. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η διαδικασία αναγέννησης νευρώνων στον εγκέφαλο θα είναι παρόμοια. Εάν είναι επιτυχής, θα έχει τεράστιες επιπτώσεις σε παθήσεις όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, όπου μεγάλες περιοχές του εγκεφάλου μπορούν να χαθούν λόγω του θανάτου των νευρώνων. Μπορεί επίσης να παίξει ρόλο στην πρόληψη των πολλών παρενεργειών της φυσικής γήρανσης στον εγκέφαλο, για μεγαλύτερη και πιο υγιή ζωή σε άριστη κατάσταση μέχρι τα γεράματα.
Αντί να αντικαταστήσουν τα νεκρά κύτταρα, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης εντόπισαν βασικές διεργασίες που εμπλέκονται στον θάνατο των εγκεφαλικών κυττάρων, που ονομάζεται νευροεκφυλισμός. Περιλάμβανε την αποκάλυψη της διαδικασίας με την οποία η κυτταρική πρόσληψη γλουταμινικού αποτρέπει τον κυτταρικό θάνατο σε υγιείς ανθρώπους, αλλά καθίσταται ανενεργή σε νοσογόνο κατάσταση όπως το εγκεφαλικό επεισόδιο, όπου η παροχή οξυγόνου στα εγκεφαλικά κύτταρα περιορίζεται.
Στην πραγματικότητα, αυτό οδηγεί στην αυτοκτονία των κυττάρων, απλώς επειδή δεν λαμβάνουν τα σωστά χημικά σήματα που θα τους πουν να παραμείνουν ζωντανοί. Στη συνέχεια, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια ειδική κατηγορία αναστολέων που μπορούν να παρέμβουν και να απενεργοποιήσουν το κυτταρικό «σύμπλεγμα θανάτου» πριν συμβεί.
Οι αναστολείς αποδείχθηκαν εξαιρετικά αποτελεσματικοί στην προστασία των νευρικών κυττάρων, οδηγώντας ελπίζουμε σε μια νέα κατηγορία θεραπευτικών επιλογών για νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Aarhus χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές απεικόνισης PET και MRI για να αποκαλύψουν ότι η νόσος Πάρκινσον είναι στην πραγματικότητα μία από τις δύο διαφορετικές παραλλαγές της νόσου.
Στη μία παραλλαγή, η ασθένεια ξεκινά στα έντερα και στη συνέχεια εξαπλώνεται στον εγκέφαλο μέσω νευρωνικών συνδέσεων. Στην άλλη, ξεκινά στον εγκέφαλο και στη συνέχεια μεταφέρεται στα έντερα και σε άλλα όργανα. Αυτό το βίντεο δίνει μια εξαιρετική επισκόπηση.
Αν και δεν είναι θεραπευτικό, αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση για να μπορέσουμε να εντοπίσουμε την έναρξη σε πρώιμο στάδιο για προληπτικά μέτρα. Για παράδειγμα, μπορεί να οδηγήσει σε θεραπείες που εμποδίζουν την ασθένεια να φτάσει ακόμη και στον εγκέφαλο, όπου οι επιπτώσεις της με την πάροδο του χρόνου γίνονται εξουθενωτικές. Είναι επίσης ένα ακόμη βασικό κομμάτι στο παζλ των ισχυρών συμβιώσεων μεταξύ των εντέρων μας και του μυαλού μας, γνωστών επιστημονικά ως άξονας εντέρου-εγκεφάλου.
Επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Cambridge και του Imperial College London ανέπτυξαν έναν νέο τύπο αλγορίθμου τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να ανιχνεύει, να διαφοροποιεί και να ταυτοποιεί διαφορετικούς τύπους εγκεφαλικών τραυματισμών από τοπογραφικά δεδομένα αξονικής τομογραφίας.
Οι αξονικές τομογραφίες συλλέγουν έναν τεράστιο όγκο δεδομένων, η ανάλυση των οποίων μπορεί να διαρκέσει ώρες από τους ειδικούς, και αυτό πρέπει να περιλαμβάνει τη συλλογική αξιολόγηση πολλαπλών σαρώσεων με την πάροδο του χρόνου, προκειμένου να παρακολουθούνται οι τροχιές ανάρρωσης ή η εξέλιξη της νόσου. Αυτό το νέο εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης φαίνεται να είναι καλύτερο από τους ανθρώπινους ειδικούς στην ανίχνευση τέτοιων αλλαγών, ενώ παράλληλα είναι πολύ πιο γρήγορο και φθηνότερο.
Για παράδειγμα, η έρευνά τους έδειξε ότι το λογισμικό είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στην αυτόματη ποσοτικοποίηση της εξέλιξης πολλαπλών τύπων εγκεφαλικών βλαβών, βοηθώντας στην πρόβλεψη ποιες βλάβες θα γίνουν μεγαλύτερες. Η καινοτόμος εφαρμογή αυτού του τύπου Τεχνητής Νοημοσύνης για την υποβοήθηση της ανθρώπινης ανάλυσης είναι πιθανό να είναι η πρώτη από τις πολλές που θα μεταμορφώσουν την ιατρική διαγνωστική με οικονομικά αποδοτικούς τρόπους.
με υπερηλικιακή ηλικία είναι άτομα των οποίων οι γνωστικές δεξιότητες είναι πολύ ανώτερες από τις συνομηλίκους τους σε μεγάλη ηλικία, διατηρώντας τις νεανικές νοητικές τους ικανότητες μέχρι και τα 70 και 80 τους χρόνια. Μέχρι σήμερα, το μυστικό για να διατηρήσουν την άριστη φόρμα τους δεν είχε κατανοηθεί επαρκώς.
Το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Κολωνίας και το Ερευνητικό Κέντρο Juelich ανακάλυψαν μια βασική διαφορά στη βιολογία τους. Χρησιμοποιώντας σαρώσεις PET, αποκάλυψαν ότι οι υπερ-ηλικιωμένοι έχουν σημαντικά αυξημένη αντοχή στις tau και αμυλοειδούς. Μέχρι πρόσφατα, αυτές οι πρωτεΐνες είχαν αποδειχθεί δύσκολες στη μελέτη.
Οι υπερηλικιωμένοι έχουν επίσης χαμηλότερα επίπεδα παθολογίας της πρωτεΐνης ταυ και αμυλοειδούς, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε διάφορα είδη νευροεκφυλισμού στους περισσότερους ανθρώπους στα τελευταία τους χρόνια. Έχει πλέον εντοπιστεί ότι η μειωμένη αντίσταση στη συσσώρευση πρωτεΐνης ταυ και αμυλοειδούς είναι ένας πρωταρχικός βιολογικός παράγοντας για την απώλεια της κορυφαίας γνωστικής λειτουργίας.
Νέα έρευνα μπορεί να επικεντρωθεί σε αυτές τις διαδικασίες για να βρει τρόπους πιθανής θεραπείας της νοητικής παρακμής γενικά, καθώς και να βοηθήσει στην ανάπτυξη θεραπευτικών μεθόδων για την προστασία από μορφές άνοιας που ήδη εμφανίζονται.
Ελπίζουμε να βρήκατε ενδιαφέροντα αυτά τα σημαντικότερα σημεία της νευροεπιστήμης. Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για τον αξιοσημείωτο ρυθμό προόδου στη νευροεπιστήμη, διαβάστε επίσης τα ιστολόγιά μας σχετικά με τα σημαντικότερα σημεία των προηγούμενων τριών ετών.
Οι 3 κορυφαίες ιστορίες νευροεπιστήμης που κόβουν την ανάσα το 2019
5 Νευροεπιστημονικές Ανακαλύψεις του 2018
7 Σημαντικές Εξελίξεις στη Νευροεπιστήμη του 2017
Καλώς ορίσατε στις Υπηρεσίες Έρευνας και Στρατηγικής στους σημερινούς γρήγορους ρυθμούς.
Μια τεκμηριωμένη συζήτηση σχετικά με το κατά πόσον δραστηριότητες όπως τα σταυρόλεξα και το Sudoku βελτιώνουν ουσιαστικά την υγεία του εγκεφάλου, διευκρινίζοντας τι υποστηρίζουν, τι όχι και γιατί τα οφέλη συχνά παρερμηνεύονται.
Δείτε αυτές τις εξαιρετικές πληροφορίες σχετικά με τον ρόλο της νευροεπιστήμης στην αθλητική απόδοση.
Μάθετε για την αξιοσημείωτη νευροπλαστικότητα του εγκεφάλου σας.
NeuroTracker είναι ένα από τα πιο ευρέως ερευνημένα συστήματα γνωστικής εκπαίδευσης, που χρησιμοποιείται σε αθλήματα υψηλού επιπέδου, στρατιωτικούς και σε περιβάλλοντα ανθρώπινης απόδοσης παγκοσμίως. Βασισμένο σε 20 χρόνια έρευνας στη νευροεπιστήμη.
.png)