Καλώς ήρθατε στις Υπηρεσίες Έρευνας και Στρατηγικής στο σημερινό γρήγορο ρυθμό.
Με την πρόοδο να έρχεται ταχύτερα από οποιονδήποτε άλλο τομέα της επιστήμης, πολλά έχουν γίνει στη νευροεπιστήμη καθ' όλη τη διάρκεια του 2019. Ακολουθούν τρεις πραγματικά εντυπωσιακοί τομείς της έρευνας της νευροεπιστήμης που αμφισβητούν τις προκαταλήψεις μας για το ποιοι είμαστε ή ποιοι θα μπορούσαμε να είμαστε.
Καθώς μιλάμε, οι νευροεπιστήμονες στο Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Εξελικτική Ανθρωπολογία κατασκευάζουν κυριολεκτικά «μικροσκοπικούς εγκεφάλους» γενετικά εμβολιασμένους με πολλαπλές εκδοχές του DNA του Νεάντερταλ. Χρησιμοποιώντας τη φουτουριστική βιοτεχνολογία από κάτω προς τα πάνω, γνωστή ως CRISPR μίνι εγκέφαλοι μεγέθους φακής θα περιέχουν ομάδες ζωντανών νευρώνων που αναπτύσσονται από βλαστοκύτταρα, εκτελώντας πραγματική εγκεφαλική δραστηριότητα.
Αν και θα είναι πολύ μικρά για να περιλαμβάνουν οποιαδήποτε περίπλοκη συμπεριφορά όπως η επικοινωνία, αναμένεται ότι θα αποκαλύψουν διαφορές στη θεμελιώδη εγκεφαλική δραστηριότητα που μπορεί να είχαν οι Νεάντερταλ. Με αυτόν τον τρόπο η γενετική παρέχει ένα είδος ιστορικού τηλεσκοπίου για τη νευροεπιστήμη, επιτρέποντάς της να κοιτάξει τις λειτουργίες των αρχαίων εγκεφάλων. Όλα αυτά από DNA που διατηρείται σε θραύσματα οστών για δεκάδες χιλιάδες χρόνια.
Και αν νομίζετε ότι αυτό είναι κάτι τόσο απλό όσο μερικά κελιά σε ένα πιάτο Petri… σκεφτείτε ξανά. Οι Γερμανοί ερευνητές σχεδιάζουν να συνδέσουν τους μίνι εγκεφάλους του Νεάντερταλ με ρομπότ, προκειμένου να παρατηρήσουν τα αποτελέσματα συμπεριφοράς. Ακόμη πιο φιλόδοξη από την πλοκή μιας φουτουριστικής ταινίας επιστημονικής φαντασίας, αν είναι επιτυχημένη, το μυαλό απλώς μπερδεύεται με το τι θα είναι δυνατό τα επόμενα χρόνια – το σπίτι του ρομπότ Νεάντερταλ κάνει καμαριέρες;!
Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι νευροεπιστήμονες είναι ότι είναι πολύ δύσκολο να μελετήσουν ζωντανούς εγκεφάλους. Ακόμη και με εγκεφάλους που έχουν πεθάνει πρόσφατα, οι νευρώνες αποσυντίθενται γρήγορα τις ώρες μετά το θάνατο, κυριολεκτικά αποσυντίθενται. Για να αντιμετωπίσουν αυτήν την πρόκληση, οι νευροεπιστήμονες Gung-ho στο Πανεπιστήμιο Yale δημιούργησαν μια πρωτοποριακή βιοτεχνολογία που ονομάζεται BrainEx . Αυτό το σύστημα υποστήριξης υψηλής τεχνολογίας σχεδιάστηκε για να διατηρεί ζωντανά τα εγκεφαλικά κύτταρα με τον τρόπο που τα μαλλιά και τα νύχια των δακτύλων συνεχίζουν να μεγαλώνουν μετά τη θανάτωση.
Δοκιμάζοντας την τεχνολογία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το BrainEx για να αποκαταστήσουν τη συναπτική δραστηριότητα και την κυκλοφορία σε έναν εγκέφαλο χοίρου που είχε πεθάνει για τέσσερις ώρες. Ο εγκέφαλος είχε αφαιρεθεί από το γουρούνι και αναζωογονήθηκε με τεχνητή παροχή αίματος χρησιμοποιώντας ένα αποκλειστικό μείγμα προστατευτικών, σταθεροποιητικών και σκιαγραφικών παραγόντων. Αυτό συνέβη λίγο πριν αρχίσει να συμβαίνει η καταστροφή των κυτταρικών και μοριακών λειτουργιών. Η παρακάτω εικόνα δείχνει τη διαφορά μεταξύ ενός εγκεφάλου χοίρου που συνήθως αποσυντίθεται 10 ώρες μετά το θάνατο (αριστερά) και των κυττάρων που κοιτάζουν την υγεία στον αναζωογονημένο εγκέφαλο χοίρου (δεξιά).
Εδώ έρχεται το κομμάτι των ζόμπι. Αν και οι νευρώνες διατηρούνταν ζωντανοί και κλωτσούσαν, δεν υπήρχε λειτουργική δραστηριότητα υψηλότερου επιπέδου στα κυκλώματα του εγκεφάλου – τόσο ζωντανοί και νεκροί ταυτόχρονα. Αυτή η ανατροπή από τη μυθοπλασία που μοιάζει με τον Φρανκενστάιν στη μη μυθοπλασία, δείχνει πώς η νευροεπιστήμη μπορεί να αλλάξει μεγάλα ηθικά ερωτήματα από το φιλοσοφικό στο πρακτικό.
Ωστόσο, η βιοτεχνολογία δεν περιορίζεται σε γουρούνια ζόμπι, κατ' αρχήν θα λειτουργήσει με κάθε είδους εγκέφαλο θηλαστικού…συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων! Η σημαντική ανακάλυψη έχει τεράστιες δυνατότητες για τη βελτίωση των εργασιακών μας γνώσεων για το πώς λειτουργεί το μυαλό μας. Ταυτόχρονα, φαίνεται απελπιστικά κοντά στο να επαναφέρει στη ζωή τους νεκρούς.
Σε μια πιο εμπνευσμένη σημείωση, το 2019 είδε επίσης την ανάπτυξη ενός συστήματος υπολογιστή ικανού να μεταφράζει την εγκεφαλική δραστηριότητα σε συνθετική ομιλία. Λειτουργεί αποκωδικοποιώντας τις κινήσεις των μυών που εμπλέκονται στην ομιλία μέσω νευρικών ερεθισμάτων που αναλύονται μέσω της ηλεκτροφυσιολογικής δραστηριότητας. Τα αποτελέσματα ενός πειράματος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο έδειξαν ότι μια πρωτότυπη έκδοση θα μπορούσε να ερμηνεύσει με επιτυχία τη γλώσσα μέσω των μυϊκών νευρικών σημάτων, αν μιλούσε αργά.
Οι ερευνητές αναμένουν να βελτιώσουν τη βιοτεχνολογία σε φυσικές ταχύτητες ομιλίας , οι οποίες είναι περίπου 150 λέξεις ανά λεπτό. Ωστόσο, είναι ήδη αρκετά αξιοσημείωτο δεδομένου ότι μετρώνται μόνο τα σήματα του εγκεφάλου. Ακολουθεί ένα βίντεο που δείχνει πώς τα μοτίβα της εγκεφαλικής δραστηριότητας από τον σωματοαισθητικό φλοιό του ομιλητή, αποκωδικοποιημένα σε κινήσεις της φωνητικής οδού, μπορούν στη συνέχεια να ερμηνευθούν ως γλώσσα.
Πολλοί επιστήμονες έχουν προσπαθήσει να λύσουν αυτό το πρόβλημα στο παρελθόν και απέτυχαν. Αυτοί οι ερευνητές ακολούθησαν μια νέα προσέγγιση δημιουργώντας μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης για την κατασκευή προσομοιώσεων φωνητικών οδών. Στην πραγματικότητα, το AI στη συνέχεια διδάχθηκε από μια βιβλιοθήκη δεδομένων πειραμάτων ομιλίας και εκπαίδευσε τα νευρωνικά του δίκτυα ώστε να είναι σε θέση να αποκωδικοποιούν τη γλώσσα από τις φωνητικές κινήσεις. Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν να είναι σημαντικά βήματα για την προσομοίωση της ανθρώπινης βιολογίας σε προγράμματα υπολογιστών για ερευνητικούς σκοπούς.
Από ιατρική άποψη, πολλοί ασθενείς με λαιμό ή νευρολογικές παθήσεις, όπως εγκεφαλικά επεισόδια ή παράλυση, μπορεί να χάσουν εντελώς τις ικανότητές τους για την ομιλία. Αυτή η νευροτεχνολογία σε συνδυασμό με ένα smartphone θα μπορούσε να επιτρέψει στους άφωνους να μιλάνε κανονικά σε πραγματικό χρόνο, σε καθημερινή βάση, απλώς σκέφτονται να μιλήσουν.
Ωστόσο, καθώς η προσομοιωμένη φωνή απαιτεί μόνο την ανάγνωση μιας μικρής περιοχής εγκεφαλικής δραστηριότητας και η ομιλία θα μπορούσε να σταλεί σχεδόν σε οποιονδήποτε υπολογιστή, τότε δυνητικά οποιοσδήποτε θα μπορούσε σιωπηλά και κρυφά να επικοινωνήσει με οποιονδήποτε διαθέτει smartphone και ακουστικά. Καθώς αυτό το σύστημα θα μπορούσε να είναι αμφίδρομο, αντιπροσωπεύει μια κυριολεκτική νευροτεχνολογική λύση για την ανθρώπινη τηλεπάθεια. Οι δυνατότητες είναι ατελείωτες.
Εάν σας άρεσε αυτό το ιστολόγιο, τότε ρίξτε μια ματιά στα άλλα ιστολόγιά μας σχετικά με τις κορυφαίες νευροεπιστήμες του 2017 και του 2018.
5 Νευροεπιστήμες καινοτομίες του 2018
7 Σημαντικές Εξελίξεις στις Νευροεπιστήμες του 2017
Καλώς ήρθατε στις Υπηρεσίες Έρευνας και Στρατηγικής στο σημερινό γρήγορο ρυθμό.
Εδώ είναι μερικά συναρπαστικά ευρήματα της νευροεπιστήμης για τον ανθρώπινο εγκέφαλο που ίσως δεν γνωρίζετε.
Μια ποικιλία ερευνητικών προσεγγίσεων NeuroTracker οδήγησε σε μερικές συναρπαστικές ιδέες για το πώς ο εγκέφαλος επηρεάζει την ανθρώπινη απόδοση και ευεξία
Λάβετε μια επισκόπηση των δοκιμών που έχουν σχεδιαστεί για να αποκωδικοποιούν τον τρόπο λειτουργίας της φαιάς ουσίας σας.
Το #1 πιο επιστημονικά επικυρωμένο σύστημα γνωσιακής εκπαίδευσης στον κόσμο. Βασισμένο σε 20 χρόνια έρευνας νευροεπιστήμης από κορυφαίες αρχές στους τομείς τους. Βελτιώστε τον εγκέφαλο και την απόδοσή σας.
