Kaip realiu laiku įrašyti 1 milijoną neuronų

Naujas novatoriškas metodas gali leisti mokslininkams iš karto išversti daugiau nei 1 milijono neuronų gaunamą informaciją ir iššifruoti veiklą, kai ji vyksta.

Smegenys sukuria didelius duomenis kaip niekas kitas organas, bet ar galime juos prisijaukinti?

Per pastaruosius kelis dešimtmečius kasdieniame gyvenime išaugo duomenų kiekis.

Pavyzdžiui, eidami gatve, jūsų mobilusis telefonas surinks informaciją apie tai, kiek žingsnių atlikote.

Kai ką nors įsigyjate parduotuvėje su savo kortele, bankas žino, ką nusipirkote, kiek tai buvo ir kur buvote.

Panašiai parduotuvė žino, ar anksčiau ten nusipirkote kažką panašaus.

Duomenis galima rinkti efektyviau nei bet kada, tačiau dabar iššūkis yra suprasti, ką turėtume su jais daryti (jei ką). Mes turime numerius, bet ar jie mums naudingi?

Milžiniškas neuromokslo šuolis

Panaši situacija neuromokslų srityje yra ta, kad buvo padaryta didžiulė pažanga renkant didžiulius duomenų kiekius iš smegenų. Dabar mokslininkai gali klausytis ir bendrauti su daugybe smegenų ląstelių vienu metu.

Nors ši pažanga buvo naudinga diagnozuojant, gydant ir tiriant, visas jos potencialas dar nėra išnaudotas. Duomenų apdorojimo greitis juos surinkus vis dar yra didelis kliuvinys.

Duomenų apdorojimas greitai tampa kliūtimi pažangai, padarytai kitose neuromokslų srityse. Pavyzdžiui, jei duomenis iš smegenų būtų galima surinkti ir suprasti realiuoju laiku, būtų galima padaryti didžiulius šuolius kontroliuojant paralyžiuotų žmonių roboto ginklus ar net padedant numatyti neišvengiamus epilepsijos priepuolius.

Kad šie tikslai būtų pasiekti, reikia labai greitai išanalizuoti ir apskaičiuoti didžiulius duomenų vandenynus.

Švedijos Lundo universiteto Neuronano tyrimų centro mokslininkai dirbo su šia problema. Jie sugalvojo metodą, kuris gali realiuoju laiku bendrauti su milijonais nervų ląstelių.

Jų išvados neseniai buvo paskelbtos žurnale Neuroinformatika.

Jų sistema ne tik galėjo klausytis smegenų ląstelių plepalų, bet ir paversti prasmingą rezultatą beveik akimirksniu - per 25 milisekundes. Šios naujos galimybės paslaptis yra konkretus duomenų formatas, vadinamas hierarchiniu duomenų formatu, ir procesas, žinomas kaip bitų kodavimas.

Nervinių ląstelių signalų perkodavimas tiesiai į bitų kodą žymiai padidina atminties talpą. Tačiau didžiausias laimėjimas yra tas, kad metodas leidžia mums saugoti informaciją taip, kad ji būtų iškart prieinama kompiuterių procesoriams “.

Jensas Schouenborgas, neurofiziologijos profesorius, Neuronano tyrimų centras

Neuromokslų ateitis

Martinas Garwiczas, kuris taip pat yra neurofiziologijos profesorius Neuronano tyrimų centre, paaiškina, kaip jų metodas yra gatvėse prieš kitas intervencijas (pavyzdžiui, elektroencefalogramą, kai elektrodai dedami ant galvos odos).

„Įsivaizduokite, kad norite išgirsti, apie ką kalba 10 žmonių šalia esančiame kambaryje. Jei klausysitės prikišęs ausį prie sienos, tiesiog išgirsite murmėjimą, bet jei kiekvienam kambaryje esančiam asmeniui uždėsite mikrofoną, tai pakeis jūsų sugebėjimą suprasti pokalbį “, - sako jis.

„Ir tada, - priduria Garwiczas, - pagalvokite apie galimybę išklausyti milijoną asmenų, rasti tai, kas bendraujama, ir akimirksniu į tai reaguoti - tai leidžia mūsų naujas metodas“.

Ši nauja metodika leidžia vykdyti dvipusį srautą: pranešimus iš nervinių ląstelių galima sugretinti ir atsakymus siųsti atgal. Technologija remiasi srauto pavertimo bitų kodu būdu.

„Nemaža šios architektūros ir duomenų formato nauda yra ta, kad jos nereikia toliau versti, nes smegenų signalai yra tiesiogiai paverčiami bitų kodu. Tai reiškia nemenką pranašumą bendraujant tarp smegenų ir kompiuterių, ypač atsižvelgiant į klinikinį pritaikymą “.

Pagrindinio tyrimo autorius Bengt Ljungquist

Žengiant į priekį, šis modelis galėtų padėti neuromokslui padaryti didžiulę pažangą. Nors smegenų ir mašinos sąsajos ir smegenų ir kompiuterio sąsajos pastaraisiais metais labai patobulėjo, duomenų apdorojimo srityje jos dažnai patenka į bloką.

Jei bitų kodo sistema bus sėkminga, šį bloką galima pakeisti nuo jų kelio.

none:  imuninė sistema - vakcinos fibromialgija reumatoidinis artritas