Орчин үеийн шинжлэх ухаан тархийг хэрхэн судалдаг вэ?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Тун удалгүй, түүхэн стандартын дагуу тархийг "хар хайрцаг" гэж ярьдаг байсан бөгөөд түүний доторх үйл явц нь нууц хэвээр үлджээ. Шинжлэх ухааны сүүлийн үеийн ололт амжилт нь үүнийг ийм хатуу тунхаглах боломжийг бидэнд олгохоо больсон. Гэсэн хэдий ч тархины судалгааны талбарт хоёрдмол утгагүй хариултаас хамаагүй олон асуулт байсаар байна.

Сансар огторгуйн тоон үзүүлэлттэй, байнгын хөдөлгөөнд байдаг энэ системд бидний санах ой, сэтгэлгээ гэж нэрлэдэг зүйлтэй уялдуулах механизмыг таних нь туйлын хэцүү. Заримдаа үүний тулд та тархи руу шууд нэвтрэх хэрэгтэй. Хамгийн шууд физик утгаараа.

Зэрлэг ан амьтдыг хамгаалагчид юу ч хэлсэн бай, сармагчин, хархын тархинд туршилт хийхийг судлаачдад хэн ч хориглоогүй байна. Гэсэн хэдий ч хүний тархи - амьд тархины тухай ярихад мэдээж хууль, ёс зүйн шалтгаанаар үүн дээр туршилт хийх боломжгүй юм. Та зөвхөн "саарал бодис" руу орж болно, тэдний хэлснээр эмтэй компанид л болно.

Миний толгойд утаснууд

Тархи судлаачдад өгсөн ийм боломжуудын нэг нь эмийн эмчилгээнд хариу өгөхгүй байгаа эпилепсийн хүнд өвчнийг мэс заслын аргаар эмчлэх хэрэгцээ байв. Өвчний шалтгаан нь дунд зэргийн түр зуурын дэлбээний нөлөөлөлд өртсөн хэсгүүд юм. Мэдрэлийн мэс заслын аргыг ашиглан эдгээр хэсгүүдийг арилгах шаардлагатай боловч юуны түрүүнд "илүүдэл хэсгийг таслахгүй" байхын тулд тэдгээрийг тодорхойлох шаардлагатай.

Калифорнийн их сургуулийн (Лос Анжелес) Америкийн мэдрэлийн мэс засалч Ицхак Фрид 1970-аад онд тархины гадаргад 1 мм электрод шууд оруулах технологийг анхлан нэвтрүүлсэн хүмүүсийн нэг юм. Мэдрэлийн эсийн хэмжээтэй харьцуулахад электродууд нь циклоп хэмжээтэй байсан ч ийм бүдүүлэг багаж нь олон тооны мэдрэлийн эсүүдээс (мянгаас сая хүртэл) дундаж цахилгаан дохиог арилгахад хангалттай байв.

Зарчмын хувьд энэ нь зөвхөн эмнэлгийн зорилгод хүрэхэд хангалттай байсан боловч зарим үе шатанд багажийг сайжруулахаар шийдсэн. Одооноос эхлэн миллиметрийн электрод нь 50 мкм диаметртэй найман нимгэн электродын салаалсан хэлбэртэй төгсгөлийг хүлээн авсан.

Энэ нь нейроны харьцангуй жижиг бүлгээс дохиог тогтоох хүртэл хэмжилтийн нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Тархины нэг мэдрэлийн эсээс илгээсэн дохиог "хамтын" чимээ шуугианаас шүүх аргуудыг мөн боловсруулсан. Энэ бүгдийг эмнэлгийн зорилгоор биш, харин цэвэр шинжлэх ухааны зорилгоор хийсэн.

Тархины уян хатан чанар гэж юу вэ?

Тархины уян хатан чанар нь бидний сэтгэн бодох эрхтний өөрчлөгдөж буй нөхцөл байдалд дасан зохицох гайхалтай чадвар юм. Хэрэв бид ямар нэгэн ур чадвар эзэмшиж, тархийг эрчимтэй сургах юм бол энэ чадварыг хариуцдаг тархины хэсэгт өтгөрөлт үүсдэг. Тэнд байрлах мэдрэлийн эсүүд нь шинээр олж авсан ур чадвараа нэгтгэж, нэмэлт холболт үүсгэдэг. Тархины амин чухал хэсэг гэмтсэн тохиолдолд тархи заримдаа бүрэн бүтэн хэсэгт алдагдсан төвүүдийг дахин хөгжүүлдэг.

Нэрлэсэн мэдрэлийн эсүүд

Судалгааны объектууд нь эпилепсийн хагалгааг хүлээж буй хүмүүс байв: тархины бор гадарт суурилуулсан электродууд нь мэдрэлийн эсүүдээс дохиог уншиж, мэс заслын үйл ажиллагааны бүсийг нарийн тодорхойлохын тулд маш сонирхолтой туршилтуудыг явуулсан. Дэлхийн хүн амын дийлэнх нь дүр төрх нь амархан танигддаг Холливудын одод болох поп соёлын дүрүүд шинжлэх ухаанд бодит ашиг тус авчирсан тохиолдол яг ийм байсан юм.

Ицхак Фридагийн хамтран зүтгэгч, эмч, мэдрэлийн физиологич Родриго Киан Куирога зөөврийн компьютер дээрээ алдартай хүмүүс, Сиднейн дуурийн театр зэрэг алдартай барилга байгууламжийг багтаасан алдартай дүрслэлүүдийг түүвэрлэн үзүүлэв.

Эдгээр зургуудыг үзүүлэхэд тархины бие даасан мэдрэлийн эсийн цахилгаан идэвхжил ажиглагдаж, өөр өөр дүрс нь өөр өөр мэдрэлийн эсийг "асааж" байв. Жишээлбэл, "Женнифер Энистоны нейрон" суурилуулсан бөгөөд энэ нь романтик жүжигчний хөрөг дэлгэцэн дээр гарч ирэх бүрт "гаддаг" байв. Анистонд ямар ч зургийг үзүүлсэн бай "түүний нэр" мэдрэлийн эс бүтэлгүйтсэнгүй. Түүгээр ч барахгүй жүжигчний тоглосон алдарт цуврал киноны кадрууд дэлгэцэн дээр гарч ирэхэд тэр өөрөө энэ кадрт байгаагүй ч гэсэн ажилласан. Гэвч Женнифертэй адилхан охидыг хараад мэдрэлийн эс чимээгүй болов.

Судалгаанд хамрагдсан мэдрэлийн эсүүд нь тодорхой жүжигчний дүр төрхтэй яг холбоотой байсан бөгөөд түүний гадаад төрх, хувцаслалтын бие даасан элементүүдтэй огт холбоогүй байв. Энэхүү нээлт нь хүний тархинд удаан хугацааны санах ойг хадгалах механизмыг ойлгох түлхүүр биш юмаа гэхэд нэг сэжүүр өгсөн юм.

Биднийг урагш ахихад саад болсон зүйл бол дээр дурдсан ёс зүй, хуулийн үзэл баримтлал байлаа. Эрдэмтэд мэс заслын өмнөх судалгаанд хамрагдсанаас бусад тархины бусад хэсэгт электрод байрлуулж чадаагүй бөгөөд судалгаа нь өөрөө хязгаарлагдмал эмнэлгийн хугацаатай байв.

Энэ нь Женнифер Энистон, Брэд Питт, Эйфелийн цамхаг үнэхээр байдаг уу, эсвэл хэмжилтийн үр дүнд эрдэмтэд санамсаргүй байдлаар бүхэл сүлжээний зөвхөн нэг эстэй тааралдсан уу гэсэн асуултын хариултыг олоход маш хэцүү болгосон. синаптик холболтоор бие биетэйгээ холбогддог бөгөөд энэ нь тодорхой дүрсийг хадгалах эсвэл таних үүрэгтэй.

Зургуудаар тоглож байна

Ямар ч байсан туршилтууд үргэлжилж, Моран Серф тэдэнтэй нэгдэв - маш уян хатан хүн. Израйль гаралтай тэрээр өөрийгөө бизнесийн зөвлөх, хакер, нэгэн зэрэг компьютерийн аюулгүй байдлын зааварлагч, зураач, комикс зохиолч, зохиолч, хөгжимчин гэж оролдсон.

Энэ бол Сэргэн мандалтын үеийн авъяас чадвартай, Женнифер Энистон гэх мэт мэдрэлийн эсүүд дээр суурилсан мэдрэлийн машинуудын нэг төрлийн интерфейсийг бүтээх үүрэг хүлээсэн хүн юм. Энэ удаад В. И. Нэрмийн нэрэмжит Эрүүл мэндийн төвийн 12 өвчтөн. Калифорнийн их сургуулийн Рональд Рейган. Хагалгааны өмнөх судалгааны явцад 64 тусдаа электродыг түр зуурын голч хэсэгт оруулав. Үүний зэрэгцээ туршилтууд эхэлсэн.

Дээд мэдрэлийн үйл ажиллагааны шинжлэх ухааны хөгжил нь гайхалтай хэтийн төлөвийг амлаж байна: хүмүүс өөрсдийгөө илүү сайн ойлгож, эдгэршгүй өвчнийг даван туулах чадвартай болно. Амьд хүний тархинд туршилт хийх ёс суртахууны болон хууль эрх зүйн тал нь асуудал хэвээр байна.

Хүмүүст эхлээд поп соёлын сэдэвтэй 110 зургийг үзүүлсэн. Энэхүү эхний шатны үр дүнд дөрвөн зураг сонгогдсон бөгөөд тэдгээрийг харахад бор гадаргын судлагдсан талбайн янз бүрийн хэсгүүдийн мэдрэлийн эсийн өдөөлтийг бүхэл бүтэн арван сэдэвт тодорхой тэмдэглэв. Дараа нь дэлгэцэн дээр хоёр зургийг нэгэн зэрэг үзүүлж, бие биен дээрээ байрлуулсан бөгөөд тус бүр нь 50% ил тод, өөрөөр хэлбэл зургууд бие биенээсээ гэрэлтэж байв.

Субъект нь "өрсөлдөгчөө" халхлахын тулд хоёр зургийн аль нэгнийх нь тод байдлыг оюун ухаанаар нэмэгдүүлэхийг хүссэн. Энэ тохиолдолд өвчтөний анхаарлыг төвлөрүүлсэн дүрсийг хариуцдаг нейрон нь хоёр дахь зурагтай холбоотой нейроноос илүү хүчтэй цахилгаан дохио үүсгэдэг. Импульсийг электродоор тогтоож, декодер руу оруулаад зургийн тод байдлыг (эсвэл ил тод байдлыг) хянадаг дохио болж хувирав.

Тиймээс нэг зургийг нөгөөг нь "алх" болгоход сэтгэлгээний ажил хангалттай байв. Субъектуудыг эрчимжүүлэхгүй байхыг, харин эсрэгээр хоёр зургийн аль нэгийг нь цайвар болгохыг хүсэхэд тархи-компьютерийн холбоос дахин ажиллав.

Хөнгөн толгой

Энэхүү сэтгэл хөдөлгөм тоглоом амьд хүмүүс, ялангуяа эрүүл мэндийн ноцтой асуудалтай хүмүүст туршилт хийх шаардлагатай байсан уу? Төслийн зохиогчдын үзэж байгаагаар энэ нь үнэ цэнэтэй байсан, учир нь судлаачид үндсэн шинж чанартай шинжлэх ухааны сонирхлоо хангаад зогсохгүй нэлээд хэрэглэгдэх асуудлыг шийдвэрлэх арга замыг эрэлхийлсэн.

Хэрэв тархинд Женнифер Энистоныг хараад сэтгэл хөдөлдөг мэдрэлийн эсүүд (эсвэл мэдрэлийн эсийн багц) байгаа бол амьдралд илүү чухал ойлголт, дүрсийг хариуцдаг тархины эсүүд байх ёстой. Өвчтөн ярьж чадахгүй, асуудал, хэрэгцээгээ дохио зангаагаар илэрхийлэх боломжгүй тохиолдолд тархитай шууд холбогдох нь эмч нарт мэдрэлийн эсүүдээс өвчтөний хэрэгцээний талаар суралцахад тусална. Түүгээр ч зогсохгүй олон холбоо бий болох тусам хүн өөрийнхөө тухай илүү их харилцах боломжтой болно.

Гэсэн хэдий ч тархинд суулгасан электрод нь 50 микрон диаметртэй байсан ч тодорхой нейроныг яг таг чиглүүлэхэд хэтэрхий бүдүүлэг хэрэгсэл юм. Харилцааны илүү нарийн арга бол удамшлын түвшинд мэдрэлийн эсүүдийн өөрчлөлтийг багтаасан оптогенетик юм.

Стэнфордын их сургуульд ажиллаж эхэлсэн Эд Бойден, Карл Тесот нар энэ чиглэлийн анхдагчид гэж тооцогддог. Тэдний санаа бол бяцхан гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглан нейрон дээр ажиллах явдал байв. Үүний тулд эсийг мэдээж гэрэлд мэдрэмтгий болгох ёстой.

Гэрэл мэдрэмтгий уураг болох опсиныг бие даасан эсүүдэд шилжүүлэн суулгах физик арга нь бараг боломжгүй тул судлаачид … мэдрэлийн эсийг вирусээр халдварлуулахыг санал болгов. Энэ вирус нь гэрлийн мэдрэмтгий уургийг эсийн геномд нэгтгэдэг генийг нэвтрүүлэх болно.

Энэ технологи нь хэд хэдэн боломжит хэрэглээтэй. Үүний нэг нь торлог бүрхэвч гэмтсэн нүдний харааг хэсэгчлэн сэргээх бөгөөд үлдсэн гэрэлд мэдрэмтгий бус эсүүдэд гэрэл мэдрэмтгий шинж чанарыг өгөх (амьтанд амжилттай туршилтууд байдаг). Унасан гэрлээс үүдэлтэй цахилгаан дохиог хүлээн авсан тархи удахгүй тэдэнтэй ажиллаж сурах бөгөөд тэдгээрийг чанар муутай ч гэсэн дүрс болгон тайлбарлах болно.

Өөр нэг програм бол бяцхан гэрлийн хөтөч ашиглан тархины мэдрэлийн эсүүдтэй шууд ажилладаг. Гэрлийн туяаны тусламжтайгаар амьтдын тархины янз бүрийн мэдрэлийн эсийг идэвхжүүлснээр эдгээр мэдрэлийн эсүүд ямар зан үйлийн хариу үйлдэл үзүүлж байгааг олж мэдэх боломжтой. Үүнээс гадна тархинд "хөнгөн" хөндлөнгийн оролцоо нь ирээдүйд эмчилгээний ач холбогдолтой байж магадгүй юм.