Καλώς ήρθατε στις Υπηρεσίες Έρευνας και Στρατηγικής στο σημερινό γρήγορο ρυθμό.
Αν και ήταν μια δύσκολη χρονιά για τους περισσότερους τομείς της επιστήμης, η χρυσή εποχή της νευροεπιστήμης συνέχισε να ευδοκιμεί με επιταχυνόμενους ρυθμούς καθ' όλη τη διάρκεια του 2020. Ειδικότερα, υπήρξαν πολλές ανακαλύψεις όπως η επιστημονική φαντασία για τη χαρτογράφηση του εγκεφάλου μας, σημαντικές εξελίξεις για τη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας σε μεγαλύτερη ηλικία και στην αυγή μιας νέας εποχής της νευροεπιστήμης που βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη. Ας ρίξουμε μια ματιά σε 9 από τις κορυφαίες ανακαλύψεις της νευροεπιστήμης του περασμένου έτους.
Νωρίτερα φέτος, οι 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 επιτυγχάνεται σωστά. Επιπλέον, αυτό έχει γίνει σε ζωντανά ποντίκια, με τη χαρτογράφηση που εκτελείται σε περιοχές του εγκεφάλου του ποντικιού σε πραγματικό χρόνο. Αυτό το βίντεο δίνει μια ιδέα για το πόσο συναρπαστικό είναι να βλέπεις τη σύζευξη των δομών του εγκεφάλου και της ζωντανής δραστηριότητας να αλλάζει ως απάντηση σε ένα ποντίκι που δείχνει διαφορετικές εικόνες.
Η τεχνική πρωτοπορίας συνδυάζει μικροσκοπία τριών φωτονίων THG 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 των λεπτών αιμοφόρων αγγείων και της μυελίνης - ένα είδος μονωτή που είναι γνωστό ότι είναι κρίσιμος παράγοντας 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 είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση των διαφορών σε υγιείς και ασθενείς εγκεφαλικές καταστάσεις, καθώς και για το πώς ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται στην περιβαλλοντική διέγερση.
Το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ έκανε μια σημαντική ανακάλυψη με μια νέα τεχνική διεστιακής μικροσκοπίας COSMOS . Η δουλειά τους απαθανάτισε ταινίες νευρωνικής δραστηριότητας σε ολόκληρο τον εγκεφαλικό φλοιό ενός εγκεφάλου ποντικιού.
Αυτά τα σήματα καταγράφηκαν ουσιαστικά κινηματογραφώντας τον εγκέφαλο από τρεις διαφορετικές γωνίες και στη συνέχεια εξάγοντας υπολογιστικά σήματα για να παρέχουν ένα ζωντανό βίντεο μακροσκοπικής δραστηριότητας στο αριστερό και το δεξί ημισφαίριο. Εδώ είναι ένα δείγμα όπου κυριολεκτικά βλέπετε την αξιοσημείωτη ηλεκτρική καταιγίδα ενός πραγματικού εγκεφάλου σε δράση.
Καθώς ο φλοιός χειρίζεται περίπλοκες γνωστικές λειτουργίες υψηλότερου επιπέδου, πιο μυστηριώδεις συμπεριφορές όπως οι διαδικασίες λήψης αποφάσεων μπορούν τώρα να αρχίσουν να αποκαλύπτονται με παγκόσμιο τρόπο. Για παράδειγμα, για την κατανόηση της σχέσης των αποφάσεων που εξαρτώνται από την αισθητηριακή αντίληψη και την κινητική λειτουργία (σκεφτείτε τι περιλαμβάνει το να αποφασίσετε με ποιον τρόπο θα αποφύγετε ένα επερχόμενο αυτοκίνητο).
Οι ερευνητές αναμένουν επίσης ότι το COSMOS θα είναι μια μέθοδος χαμηλού κόστους για τον έλεγχο των επιπτώσεων 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 έγινε μέσω της μίμησης των νεοφλοιωδών στηλών του ανθρώπινου μυαλού. Αυτό οδήγησε σε απέραντα αυξημένη νοημοσύνη χρησιμοποιώντας ένα κλάσμα της υπολογιστικής ισχύος. Ως αποτέλεσμα, αυτή η ανθρώπινη τεχνητή νοημοσύνη έχει πλέον ξεπεράσει τους καλύτερους παίκτες σκακιού στον κόσμο, Go και στη συνέχεια eSports στα δικά τους παιχνίδια.
Αν και δεν είναι πλήρως κατανοητό, ο ύπνος παρέχει μια κρίσιμη λειτουργία για τον εγκέφαλο των θηλαστικών και του ανθρώπου, με σοβαρά προβλήματα να εμφανίζονται κάθε φορά που υπομένουν στέρηση ύπνου Φέτος, το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος ανακάλυψε ότι τα αιχμηρά υπολογιστικά δίκτυα των συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης υποφέρουν επίσης από ένα είδος στέρησης ύπνου, καθιστώντας ασταθή όταν εκτελούνται για μεγάλες περιόδους χωρίς ανάπαυση. Ωστόσο, όταν τεθεί σε κατάσταση δικτύου παρόμοια με τα εγκεφαλικά κύματα που βιώνουμε κατά τη διάρκεια του ύπνου, η βέλτιστη απόδοση αποκαταστάθηκε.
Αυτό μπορεί να μην ακούγεται τόσο μεγάλο θέμα, αλλά οι εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη είναι πιθανό να μεταμορφώσουν τον τρόπο που κάνουμε όλη μας τη ζωή. Τα ευρήματα υποδηλώνουν επίσης ότι η συγχώνευση των κλάδων της νευροεπιστήμης και του πεδίου της τεχνητής νοημοσύνης θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα εποχή σούπερ έξυπνων υπολογιστών.
Μια μικροσκοπική συσκευή εγκεφάλου έχει χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής ασθενών με σοβαρή παράλυση των άνω άκρων που προκαλείται από νόσο του κινητικού νευρώνα. Αυτή η δοκιμή , που πραγματοποιήθηκε στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, εμφύτευσε τη νέα μικροτεχνολογία στον εγκέφαλο των συμμετεχόντων.
Η συσκευή που ονομάζεται Stentrode™ εισήχθη μέσω χειρουργικής επέμβασης με κλειδαρότρυπα στον λαιμό και από εκεί μετακινήθηκε στον κινητικό φλοιό μέσω των αιμοφόρων αγγείων. Αυτή η ελάχιστα επεμβατική μέθοδος αποφεύγει τους σχετικούς κινδύνους και τις επιπλοκές ανάρρωσης της ανοιχτής χειρουργικής εγκεφάλου.
Το εμφύτευμα χρησιμοποιεί ασύρματη τεχνολογία για τη μετάδοση συγκεκριμένης νευρωνικής δραστηριότητας σε έναν υπολογιστή, όπου μετατρέπεται σε ενέργειες που βασίζονται στις προθέσεις των ασθενών. Παραδόξως, αυτό το μικροσκοπικό τσιπ επέτρεψε στους ασθενείς να εκτελούν ενέργειες όπως κλικ και μεγέθυνση και να γράφουν με ακρίβεια 93%, βοηθώντας τους να κάνουν πράγματα που θεωρούμε δεδομένα, όπως μηνύματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου και ηλεκτρονικές αγορές.
Είναι πολύ νωρίς ακόμα, αλλά η ελάχιστα επεμβατική φύση της θεραπείας δείχνει τις μεγάλες δυνατότητες που έχουν οι μικρονευροτεχνολογίες να βοηθήσουν τους ανθρώπους με κάθε είδους γνωστικές βλάβες.
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 χειριστούν τα φυσιολογικά κύτταρα για να μετατραπούν σε προγονικά κύτταρα , τα οποία μπορούν να μεταμορφωθούν σε οποιονδήποτε τύπο κυττάρου για να αντικαταστήσουν τα κύτταρα που πεθαίνουν.
Η απόδειξη της ιδέας τους πραγματοποιήθηκε με τα νευρογλοιακά κύτταρα των ψαριών Zebra, μετατρέποντάς τα αποτελεσματικά σε βλαστοκύτταρα τα οποία στη συνέχεια ανίχνευσαν και αποκατέστησαν τα κατεστραμμένα κύτταρα του αμφιβληστροειδούς για να ανακτήσουν τη μειωμένη όραση.
Ο κυτταρικός θάνατος, ή η απόπτωση , παίζει μεγάλο ρόλο στην αναπόφευκτη φυσική γήρανση των ανθρώπων. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η διαδικασία για την αναγέννηση των νευρώνων στον εγκέφαλο θα είναι παρόμοια. Εάν είναι επιτυχής, θα έχει τεράστιες επιπτώσεις σε καταστάσεις όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, όπου μεγάλες περιοχές του εγκεφάλου μπορεί να χαθούν λόγω του θανάτου των νευρώνων. Μπορεί επίσης να διαδραματίσει ρόλο στην πρόληψη των πολλών παρενεργειών της φυσικής γήρανσης στον εγκέφαλο, για μεγαλύτερη και υγιέστερη διαβίωση σε κορυφαία μορφή μέχρι τα γεράματα.
Αντί να αντικαταστήσουν τα κύτταρα που πεθαίνουν, οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης έχουν εντοπίσει βασικές διαδικασίες που εμπλέκονται στον θάνατο των εγκεφαλικών κυττάρων, που ονομάζεται νευροεκφυλισμός . Περιλάμβανε την αποκάλυψη της διαδικασίας με την οποία η κυτταρική πρόσληψη γλουταμικού αποτρέπει τον κυτταρικό θάνατο σε υγιείς ανθρώπους, αλλά καθίσταται ανενεργή σε νοσηρή κατάσταση όπως το εγκεφαλικό, όπου η παροχή οξυγόνου στα εγκεφαλικά κύτταρα περιορίζεται.
Στην πραγματικότητα αυτό οδηγεί σε αυτοκτονία των κυττάρων απλώς και μόνο επειδή δεν λαμβάνουν τα σωστά χημικά σήματα για να τους πει να παραμείνουν ζωντανοί. Στη συνέχεια, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια ειδική κατηγορία αναστολέων που μπορούν να παρέμβουν και να απενεργοποιήσουν το κυτταρικό «σύμπλεγμα θανάτου» πριν αυτό συμβεί.
Οι αναστολείς έδειξαν ότι είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικοί στην προστασία των νευρικών κυττάρων, οδηγώντας ελπίζουμε σε μια νέα κατηγορία θεραπειών για νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Aarhus χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές απεικόνισης PET και MRI για να αποκαλύψουν ότι η νόσος του Πάρκινσον είναι στην πραγματικότητα μία από τις δύο διαφορετικές παραλλαγές της νόσου .
Σε μια παραλλαγή η ασθένεια ξεκινά από τα έντερα, συνεχίζοντας να εξαπλώνεται στον εγκέφαλο μέσω νευρικών συνδέσεων. Στο άλλο, ξεκινά από τον εγκέφαλο και στη συνέχεια μετακινείται στα έντερα και σε άλλα όργανα. Αυτό το βίντεο δίνει μια εξαιρετική επισκόπηση.
Αν και δεν είναι θεραπευτικό, είναι ένα σημαντικό βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση για τον εντοπισμό της έναρξης του πρώιμου σταδίου για προληπτικά μέτρα. Για παράδειγμα, μπορεί να οδηγήσει σε θεραπείες που εμποδίζουν την ασθένεια ακόμη και να εισχωρήσει στον εγκέφαλο συνολικά, όπου τα αποτελέσματα γίνονται εξουθενωτικά με την πάροδο του χρόνου. Είναι επίσης ένα άλλο βασικό κομμάτι στο παζλ των ισχυρών συμβιών μεταξύ του εντέρου μας και του μυαλού μας, γνωστά επιστημονικά ως άξονας εντέρου-εγκεφάλου .
Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ και το Imperial College του Λονδίνου ανέπτυξαν έναν νέο τύπο αλγόριθμου τεχνητής νοημοσύνης που μπορεί να ανιχνεύσει, να διαφοροποιήσει και να αναγνωρίσει διαφορετικούς τύπους εγκεφαλικών βλαβών από δεδομένα τοπογραφικής αξονικής τομογραφίας.
Οι αξονικές τομογραφίες συλλέγουν τεράστιο όγκο δεδομένων που μπορεί να χρειαστούν ώρες από τους ειδικούς για να αναλυθούν, 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 ειδικούς στον άνθρωπο στον εντοπισμό τέτοιων αλλαγών, καθώς και 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 τη βοήθεια της ανθρώπινης ανάλυσης είναι πιθανό να είναι η πρώτη από πολλές που θα μεταμορφώσουν τα ιατρικά διαγνωστικά με οικονομικά αποδοτικούς τρόπους.
Οι υπερηλικιωμένοι είναι άτομα των οποίων οι γνωστικές δεξιότητες έχουν ξεπεράσει κατά πολύ τους συνομηλίκους τους σε μεγάλη ηλικία, διατηρώντας τις νεανικές διανοητικές ικανότητες μέχρι τα 70 και τα 80 τους. Μέχρι τώρα το μυστικό για τη διατήρηση της κορυφαίας μορφής τους ήταν ελάχιστα κατανοητό.
Το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Κολωνίας και το Ερευνητικό Κέντρο Juelich ανακάλυψαν μια βασική διαφορά στη βιολογία τους . Χρησιμοποιώντας σαρώσεις PET αποκάλυψαν ότι οι υπερηλικιωμένοι έχουν αξιοσημείωτα αυξημένη αντίσταση στις ταυ και αμυλοειδούς . Μέχρι τα τελευταία χρόνια αυτές οι πρωτεΐνες ήταν δύσκολο να μελετηθούν.
Οι υπερηλικιωμένοι έχουν επίσης χαμηλότερα επίπεδα παθολογίας ταυ και αμυλοειδούς, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε διάφορα είδη νευροεκφυλισμού στους περισσότερους ανθρώπους στα τελευταία τους χρόνια. Έχει πλέον αναγνωριστεί ότι η μειωμένη αντίσταση στη συσσώρευση ταυ και αμυλοειδούς είναι ένας πρωταρχικός βιολογικός παράγοντας για την απώλεια του κορυφαίου γνωστικού σχήματος.
Η νέα έρευνα μπορεί να επικεντρωθεί σε αυτές τις διαδικασίες για να βρει τρόπους πιθανής θεραπείας της ψυχικής έκπτωσης γενικά, καθώς και να βοηθήσει στην ανάπτυξη θεραπευτικών μέσων για την προστασία από μορφές άνοιας που ήδη εμφανίζονται.
Ελπίζουμε να βρήκατε ενδιαφέροντα αυτά τα σημεία της νευροεπιστήμης. Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα για τον αξιοσημείωτο ρυθμό προόδου στη νευροεπιστήμη, τότε διαβάστε επίσης τα ιστολόγιά μας σχετικά με τα σημαντικότερα σημεία των τριών προηγούμενων ετών.
Οι 3 κορυφαίες ιστορίες νευροεπιστήμης του 2019 που συναρπάζουν το μυαλό
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.
