Zamonaviy asosiy fan miyani qanday tekshiradi?

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

Yaqinda, tarixiy me'yorlarga ko'ra, miya haqida "qora quti" deb aytilgan, uning ichidagi jarayonlar sir bo'lib qolgan. So'nggi ilmiy yutuqlar endi buni keskin e'lon qilishga imkon bermaydi. Biroq, miya tadqiqotlari sohasida aniq javoblardan ko'ra ko'proq savollar mavjud.

Kosmik raqamli parametrlarga ega va doimiy harakatda bo'lgan ushbu tizimda biz xotira va fikrlash deb ataydigan mexanizmlarni tanib olish juda qiyin. Ba'zan buning uchun siz to'g'ridan-to'g'ri miyaga kirishingiz kerak. Eng to'g'ridan-to'g'ri jismoniy ma'noda.

Yovvoyi tabiat himoyachilari nima demasin, hali hech kim tadqiqotchilarga maymun va kalamushlar miyasida tajriba o‘tkazishni taqiqlagani yo‘q. Biroq, inson miyasi - tirik miya haqida gap ketganda, u bilan tajriba o'tkazish qonun va axloq nuqtai nazaridan deyarli mumkin emas. Siz "kulrang materiya" ichiga kirishingiz mumkin, ular aytganidek, dori-darmon bilan shug'ullanadigan kompaniya uchun.

Boshimdagi simlar

Miya tadqiqotchilariga taqdim etilgan bunday imkoniyatlardan biri dori terapiyasiga javob bermaydigan epilepsiyaning og'ir holatlarini jarrohlik yo'li bilan davolash zarurati edi. Kasallikning sababi median temporal lobning ta'sirlangan joylari. Aynan shu joylarni neyroxirurgiya usullari yordamida olib tashlash kerak, lekin birinchi navbatda ularni "ortiqcha narsalarni kesib tashlamaslik" uchun aniqlash kerak.

Kaliforniya universitetidan (Los-Anjeles) amerikalik neyroxirurg Yitzhak Frid 1970-yillarda to'g'ridan-to'g'ri miya yarim korteksiga 1 mm elektrodlarni kiritish texnologiyasini birinchilardan bo'lib qo'llagan. Nerv hujayralarining kattaligi bilan solishtirganda, elektrodlar siklop o'lchamlariga ega edi, lekin hatto bunday qo'pol asbob ham bir qator neyronlardan (mingdan milliongacha) o'rtacha elektr signalini olib tashlash uchun etarli edi.

Aslida, bu faqat tibbiy maqsadlarga erishish uchun etarli edi, ammo ba'zi bosqichlarda asbobni yaxshilashga qaror qilindi. Bundan buyon millimetr elektrod diametri 50 mkm bo'lgan sakkizta ingichka elektrodning shoxlanishi ko'rinishidagi uchini oldi.

Bu neyronlarning nisbatan kichik guruhlaridan signalni aniqlashgacha o'lchovlarning aniqligini oshirishga imkon berdi. Shuningdek, miyadagi bitta nerv hujayrasidan yuborilgan signalni “jamoaviy” shovqindan filtrlash usullari ishlab chiqilgan. Bularning barchasi tibbiy maqsadlarda emas, balki sof ilmiy maqsadlarda qilingan.

Miyaning plastikligi nima?

Miyaning plastikligi bizning fikrlash organimizning o'zgaruvchan sharoitlarga moslasha oladigan ajoyib qobiliyatidir. Agar biz biron bir mahoratni o'rgansak va miyani intensiv ravishda mashq qilsak, miyaning ushbu mahorat uchun javobgar bo'lgan hududida qalinlashuv paydo bo'ladi. U erda joylashgan neyronlar yangi olingan ko'nikmalarni mustahkamlab, qo'shimcha aloqalarni yaratadi. Miyaning hayotiy qismiga zarar yetgan taqdirda, miya ba'zan buzilmagan hududdagi yo'qolgan markazlarni qayta rivojlantiradi.

Nomlangan neyronlar

Tadqiqot ob'ektlari epilepsiya uchun jarrohlik operatsiyasini kutayotgan odamlar edi: miya yarim korteksiga o'rnatilgan elektrodlar jarrohlik aralashuv sohasini aniq aniqlash uchun neyronlardan signallarni o'qiyotganda, yo'lda juda qiziqarli tajribalar o'tkazildi. Pop-madaniyat timsollari - suratlarini dunyo aholisining ko'pchiligi osongina tanib oladigan Gollivud yulduzlari fanga haqiqiy foyda keltirganida ham shunday bo'ldi.

Yitzhak Fridaning hamkasbi, shifokor va neyrofiziolog Rodrigo Kian Quiroga o'z noutbukida mavzularga taniqli tasvirlarni, jumladan mashhur shaxslar va Sidney opera teatri kabi mashhur tuzilmalarni ko'rsatdi.

Ushbu rasmlar ko'rsatilganda, miyada individual neyronlarning elektr faolligi kuzatildi va turli xil tasvirlar turli nerv hujayralarini "yoqdi". Masalan, "Jennifer Aniston neyroni" o'rnatildi, u har safar ekranda ushbu romantik aktrisaning portreti paydo bo'lganda "otishdi". Mavzuga Aniston qanday fotosurat ko'rsatilmasin, "uning ismi" neyroni muvaffaqiyatsizlikka uchramadi. Bundan tashqari, u o'zi ham kadrda bo'lmasa ham, aktrisa rol o'ynagan mashhur teleseriallardan kadrlar paydo bo'lganda ham ishladi. Ammo faqat Jenniferga o'xshagan qizlarni ko'rib, neyron jim qoldi.

Ma'lum bo'lishicha, o'rganilgan nerv hujayrasi uning tashqi ko'rinishi yoki kiyimining alohida elementlari bilan emas, balki ma'lum bir aktrisaning yaxlit qiyofasi bilan bog'liq edi. Va bu kashfiyot, agar asosiy bo'lmasa, inson miyasida uzoq muddatli xotirani saqlash mexanizmlarini tushunish uchun maslahat berdi.

Bizni olg'a siljishimizga to'sqinlik qilgan narsa yuqorida aytib o'tilgan axloq va huquqning o'zi edi. Olimlar elektrodlarni miyaning boshqa joylariga joylashtira olmadilar, operatsiyadan oldingi tadqiqotlardan tashqari, tadqiqotning o'zi ham cheklangan tibbiy vaqtga ega edi.

Bu Jennifer Eniston yoki Bred Pittning neyroni yoki Eyfel minorasi haqiqatan ham mavjudmi yoki o'lchovlar natijasida olimlar tasodifan butun tarmoqdan faqat bitta hujayraga qoqilib ketishganmi degan savolga javob topishni juda qiyinlashtirdi. ma'lum bir tasvirni saqlash yoki tanib olish uchun mas'ul bo'lgan sinaptik aloqalar orqali bir-biri bilan bog'langan.

Rasmlar bilan o'ynash

Qanday bo'lmasin, tajribalar davom etdi va Moran Serf ularga qo'shildi - juda ko'p qirrali shaxs. Tug'ilishidan isroillik, u o'zini biznes maslahatchisi, xaker va shu bilan birga kompyuter xavfsizligi bo'yicha o'qituvchi, shuningdek, rassom va komikslar yozuvchisi, yozuvchi va musiqachi sifatida sinab ko'rdi.

Aynan shu Uyg'onish davriga loyiq ko'plab iste'dodlarga ega bo'lgan odam Jennifer Aniston neyroni va shunga o'xshashlar asosida o'ziga xos neyromashina interfeysini yaratishni o'z zimmasiga oldi. Bu safar V. I. nomidagi tibbiyot markazining 12 nafar bemori. Ronald Reygan Kaliforniya universitetida. Operatsiyadan oldingi tadqiqotlar davomida median temporal lob mintaqasiga 64 ta alohida elektrodlar kiritilgan. Bunga parallel ravishda tajribalar boshlandi.

Oliy asabiy faoliyat fanlarining rivojlanishi aql bovar qilmaydigan istiqbollarni va'da qiladi: odamlar o'zlarini yaxshiroq tushunishlari va hozirda davolab bo'lmaydigan kasalliklarni engishlari mumkin. Tirik inson miyasida o'tkazilgan tajribalarning axloqiy va huquqiy tomoni muammo bo'lib qolmoqda.

Odamlarga birinchi navbatda pop-madaniyat mavzularining 110 ta tasviri namoyish etildi. Ushbu birinchi tur natijasida to'rtta rasm tanlab olindi, ularning ko'rinishida korteksning o'rganilayotgan hududining turli qismlarida neyronlarning qo'zg'alishi butun o'nlab ob'ektlarda aniq qayd etilgan. Keyin ekranda bir vaqtning o'zida ikkita tasvir bir-birining ustiga qo'yilgan va har biri 50% shaffoflikka ega bo'lgan, ya'ni tasvirlar bir-biridan porlab turardi.

Mavzuga ikkita tasvirdan birining yorqinligini aqliy ravishda oshirish so'ralgan, shunda u o'zining "raqibini" yashiradi. Bunday holda, bemorning diqqatini qaratgan tasvir uchun mas'ul bo'lgan neyron ikkinchi tasvir bilan bog'langan neyronga qaraganda kuchliroq elektr signalini ishlab chiqardi. Impulslar elektrodlar tomonidan o'rnatildi, dekoderga kirdi va tasvirning yorqinligini (yoki shaffofligini) boshqaradigan signalga aylandi.

Shunday qilib, bitta rasm ikkinchisini "zarb" qilishni boshlashi uchun fikrlash ishi etarli edi. Mavzularni kuchaytirmaslik, aksincha, ikkita tasvirdan birini rangparroq qilish so'ralganda, miya-kompyuter aloqasi yana ishladi.

Yengil bosh

Ushbu qiziqarli o'yin tirik odamlar, ayniqsa jiddiy sog'liq muammolari bo'lganlar ustida tajriba o'tkazishga arziydimi? Loyiha mualliflarining fikriga ko'ra, bunga arziydi, chunki tadqiqotchilar nafaqat o'zlarining fundamental xarakterdagi ilmiy qiziqishlarini qondirishdi, balki juda amaliy muammolarni hal qilishda yondashuvlarni izlashdi.

Agar miyada Jennifer Enistonni ko'rganda hayajonlangan neyronlar (yoki neyronlar to'plami) mavjud bo'lsa, unda hayot uchun muhimroq bo'lgan tushunchalar va tasvirlar uchun mas'ul bo'lgan miya hujayralari bo'lishi kerak. Bemor gapira olmasa yoki o'z muammolari va ehtiyojlarini imo-ishoralar bilan bildira olmasa, miyaga to'g'ridan-to'g'ri ulanish shifokorlarga bemorning ehtiyojlarini neyronlardan bilib olishga yordam beradi. Bundan tashqari, qanchalik ko'p uyushmalar tashkil etilsa, inson o'zi haqida shunchalik ko'p muloqot qila oladi.

Biroq, miyaga o'rnatilgan elektrod, hatto diametri 50 mikron bo'lsa ham, ma'lum bir neyronni aniq nishonga olish uchun juda qo'pol vositadir. O'zaro ta'sirning yanada nozik usuli - optogenetika bo'lib, u nerv hujayralarining genetik darajada o'zgarishini o'z ichiga oladi.

Stenford universitetida o‘z faoliyatini boshlagan Ed Boyden va Karl Tessot bu yo‘nalishning kashshoflari sanaladi. Ularning g'oyasi miniatyura yorug'lik manbalaridan foydalangan holda neyronlarga ta'sir qilish edi. Buning uchun hujayralar, albatta, nurga sezgir bo'lishi kerak.

Yorug'likka sezgir oqsillarni - opsinlarni alohida hujayralarga ko'chirishning jismoniy manipulyatsiyasi deyarli mumkin emasligi sababli, tadqiqotchilar … neyronlarni virus bilan yuqtirishni taklif qilishdi. Aynan mana shu virus hujayralar genomiga nurga sezgir oqsilni sintez qiluvchi genni kiritadi.

Ushbu texnologiya bir nechta potentsial foydalanishga ega. Ulardan biri to'r pardasi shikastlangan ko'zning ko'rish qobiliyatini qolgan yorug'likka sezgir bo'lmagan hujayralarga yorug'likka sezgir xususiyatlarni berish orqali qisman tiklashdir (hayvonlarda muvaffaqiyatli tajribalar mavjud). Yorug'likdan kelib chiqqan elektr signallarini qabul qilib, miya tez orada ular bilan ishlashni o'rganadi va ularni sifatsiz bo'lsa-da, tasvir sifatida talqin qiladi.

Yana bir ilova miniatyura yorug'lik qo'llanmalari yordamida bevosita miyadagi neyronlar bilan ishlaydi. Hayvonlar miyasidagi turli neyronlarni yorug'lik nurlari yordamida faollashtirib, bu neyronlar qanday xatti-harakatlarga olib kelishini kuzatish mumkin. Bundan tashqari, miyaga "yorug'lik" aralashuvi kelajakda terapevtik ahamiyatga ega bo'lishi mumkin.