Συνιστάται, 2019

Επιλογή Συντάκτη

Πώς να απαλλαγείτε από ένα σκληρό σπυράκι
Μεθοτρεξάτη και φολικό οξύ για τη ρευματοειδή αρθρίτιδα
Το πόσιμο ζεστό τσάι μπορεί να συμβάλει στον κίνδυνο καρκίνου

Πώς να καταγράψετε 1 εκατομμύριο νευρώνες σε πραγματικό χρόνο

Μια καινοτόμος νέα μέθοδος θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να μεταφράσουν τις πληροφορίες που προέρχονται από περισσότερα από 1 εκατομμύριο νευρώνες ταυτόχρονα, καθώς και να αποκωδικοποιήσουν τη δραστηριότητα όπως συμβαίνει.


Ο εγκέφαλος παράγει μεγάλα δεδομένα όπως κανένα άλλο όργανο, αλλά μπορούμε να τον εξημερώσουμε;

Τις τελευταίες δεκαετίες, ο όγκος των δεδομένων που παράγονται στην καθημερινή ζωή έχει εξαντληθεί.

Για παράδειγμα, όταν περπατάτε στο δρόμο, το κινητό σας τηλέφωνο θα συλλέξει πληροφορίες για το πόσα βήματα κάνατε.

Όταν αγοράζετε κάτι σε ένα κατάστημα με την κάρτα σας, η τράπεζα ξέρει τι αγόρασε, πόσο ήταν και πού ήσαστε.

Ομοίως, το κατάστημα γνωρίζει αν έχετε αγοράσει κάτι παρόμοιο εκεί πριν.

Τα δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν αποτελεσματικότερα από ποτέ, αλλά η πρόκληση τώρα είναι να κατανοήσουμε τι πρέπει να κάνουμε μαζί τους (αν όχι). Έχουμε τους αριθμούς - αλλά είναι για μας καμία χρήση;

Ένα τεράστιο άλμα για τη νευροεπιστήμη

Η κατάσταση είναι παρόμοια στη νευροεπιστήμη, καθώς έχουν γίνει τεράστια βήματα προς τη συλλογή τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων από τον εγκέφαλο. Οι επιστήμονες είναι πλέον σε θέση να ακούν και να επικοινωνούν με ένα μεγάλο αριθμό εγκεφαλικών κυττάρων ταυτόχρονα.

Αν και αυτή η πρόοδος έχει αποδειχθεί χρήσιμη στη διάγνωση, τη θεραπεία και την έρευνα, το πλήρες δυναμικό της δεν έχει ακόμη πραγματοποιηθεί. Η ταχύτητα με την οποία μπορούν να υποστούν επεξεργασία τα δεδομένα μόλις συλλεχθούν αποτελεί ακόμα σημαντικό εμπόδιο.

Η επεξεργασία δεδομένων γίνεται γρήγορα ένα εμπόδιο στις προόδους που σημειώνονται σε άλλους τομείς της νευροεπιστήμης. Για παράδειγμα, εάν τα δεδομένα από τον εγκέφαλο θα μπορούσαν να συλλεχθούν και να γίνουν κατανοητά σε πραγματικό χρόνο, θα μπορούσαν να γίνουν τεράστια άλματα στον έλεγχο των βραχιόνων ρομπότ σε παραλυμένους ανθρώπους ή ακόμη και στην πρόβλεψη επικείμενων επιληπτικών κρίσεων.

Για να επιτευχθούν αυτοί οι στόχοι, οι τεράστιοι ωκεανοί δεδομένων πρέπει να αναλυθούν και να υπολογιστούν πολύ γρήγορα.

Οι ερευνητές του ερευνητικού κέντρου Neuronano στο Πανεπιστήμιο Lund της Σουηδίας εργάζονται σε αυτό το πρόβλημα. Έχουν καταλήξει σε μια μέθοδο που έχει τη δυνατότητα να επικοινωνεί σε πραγματικό χρόνο με εκατομμύρια νευρικά κύτταρα.

Τα ευρήματά τους δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Νευροπληροφορική.

Όχι μόνο θα μπορούσε το σύστημά τους να ακούσει το φλυαρία των εγκεφαλικών κυττάρων, θα μπορούσε επίσης να μεταφράσει σε μια ουσιαστική έξοδο σχεδόν αμέσως - μέσα σε 25 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Το μυστικό αυτής της νέας δυνατότητας είναι ένα συγκεκριμένο μορφότυπο δεδομένων που ονομάζεται Ιεραρχικός μορφότυπος δεδομένων και μια διαδικασία γνωστή ως κωδικοποίηση δυαδικών ψηφίων.

"Η αναδημοσίευση των σημάτων των νευρικών κυττάρων απευθείας στο bitcode αυξάνει δραματικά την χωρητικότητα αποθήκευσης. Ωστόσο, το μεγαλύτερο κέρδος είναι ότι η μέθοδος μας επιτρέπει να αποθηκεύουμε τις πληροφορίες με τρόπο που τους καθιστά άμεσα διαθέσιμους στους επεξεργαστές υπολογιστών".

Jens Schouenborg, καθηγητής νευροφυσιολογίας, Κέντρο Ερευνών Neuronano

Το μέλλον της νευροεπιστήμης

Ο Martin Garwicz - ο οποίος είναι επίσης καθηγητής νευροφυσιολογίας στο Κέντρο Ερευνών Neuronano - εξηγεί πώς η μέθοδος τους είναι δρόμους μπροστά από άλλες επεμβάσεις (όπως ηλεκτροεγκεφαλογράφημα, όπου τοποθετούνται ηλεκτρόδια στο τριχωτό της κεφαλής).

"Φανταστείτε ότι θέλετε να ακούσετε τι λένε οι 10 άνθρωποι στο επόμενο δωμάτιο. Αν ακούσετε βάζοντας το αυτί σας στον τοίχο, θα ακούσετε μόνο τα μούτρα, αλλά αν βάλλετε ένα μικρόφωνο σε κάθε άτομο στο δωμάτιο, μετατρέπει την ικανότητά σας να κατανοήσετε τη συζήτηση ", λέει.

"Και τότε," προσθέτει ο Garwicz, "σκεφτείτε να είστε σε θέση να ακούσετε ένα εκατομμύριο άτομα, να βρείτε μοτίβα σε όσα επικοινωνούν και να απαντήσετε αμέσως σε αυτό - αυτό καθιστά δυνατή τη νέα μας μέθοδο."

Αυτή η νέα μεθοδολογία επιτρέπει την αμφίδρομη κυκλοφορία: τα μηνύματα από τα νευρικά κύτταρα μπορούν να ταξινομηθούν και οι απαντήσεις μπορούν να σταλούν πίσω. Η τεχνολογία βασίζεται στον τρόπο με τον οποίο η κυκλοφορία μετατρέπεται σε bitcode.

"Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της αρχιτεκτονικής και μορφής δεδομένων είναι ότι δεν απαιτεί περαιτέρω μετάφραση, καθώς τα σήματα του εγκεφάλου μεταφράζονται απευθείας σε bitcode.Αυτό σημαίνει ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε όλη την επικοινωνία μεταξύ του εγκεφάλου και των υπολογιστών, ιδιαίτερα όσον αφορά τις κλινικές εφαρμογές. "

Lead μελέτη συγγραφέας Bengt Ljungquist

Πηγαίνοντας προς τα εμπρός, αυτό το μοντέλο θα μπορούσε να βοηθήσει τη νευροεπιστήμη να κάνει τεράστιες προόδους. Ενώ οι διασυνδέσεις εγκεφάλου-μηχανής και οι διασυνδέσεις εγκεφάλου-υπολογιστή έχουν βελτιωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια, συχνά χτυπούν ένα μπλοκ όταν πρόκειται για την επεξεργασία δεδομένων.

Εάν το σύστημα bitcode είναι επιτυχές, αυτό το μπλοκ θα μπορούσε να μετακινηθεί από τη διαδρομή του.

Δημοφιλείς Κατηγορίες

Top