Ihr Gehirn im Jahr 2050: ein Mischmasch aus Biologie und Implantate?
NEW YORK-Cathy Hutchinson einem Schlaganfall Hirnstamm, das ließ sie wie gelähmt und unfähig zu sprechen. Aber 12 Jahre später, ein Gehirnimplantat gab ihr die Fähigkeit, einen Roboterarm zu holen eine Flasche und trinkt daraus, mit ihren Gedanken allein zu bewegen.
Eine Video von Hutchinson mit dem Roboterarm zeigte sich bei einem Vortrag hier beim World Science Festival Donnerstag (29 Mai) unter dem Titel "Zellen zu Silizium: Ihr Gehirn in 2050," die Gehirn-Technologie der Zukunft erforscht. (Sie können der Festival Gespräche über Wissenschaft Live Webcasts ansehen.)
Während Wissenschaftler ein langer Weg von der innersten Gedanken der Menschen lesen können, ist Gehirn-Interface-Technologie schnell vorangekommen. Gehirn-Implantate sind immer besser auf die Informationen aus dem Gehirn durch die geflüsterte Gespräche von Neuronen hören und benutzen, um die Geräte in der realen Welt zu steuern. Andere Implantate können Informationen in das Gehirn, um Vision und andere Sinne wiederherzustellen importieren. [5 verrückte Technologien, die Biotechnologie revolutioniert werden]
Im Zuge der Weiterentwicklung die Technologie kann es Tag kommen, wenn Menschen prothetische Körper haben könnte, oder erstellen Sie eine Computer-Kopie ihres Geistes. Diese Möglichkeiten jedoch Fragen, was es bedeutet, Mensch zu sein. Trotzdem müssen erste Wissenschaftler tauchen Sie ein in verstehen des Gehirns, die für die viel ein Rätsel bleibt.
Download aus dem Gehirn
Hutchinson war das BrainGate-System verwenden, die von Forschern an der Brown University, Stanford University, Massachusetts General Hospital und der Vorsehung VA Medical Center entwickelt wurde.
Im BrainGate System eine & M-Größe M-Reihe von Elektroden in der Region des Gehirns implantiert ist, die Kontrollen zu bewaffnen, Bewegungen und Aufzeichnungen der winzige elektrische Signale von Nervenzellen verstärkt und zur Steuerung eines Roboterarms decodiert werden, sagte Diskussionsteilnehmer John Donoghue, Neurowissenschaftler an der Brown University.
Die State-of-the-Art-Prothetik erfordern einen Draht, der Stecker in das Implantat über einen Connector auf dem Schädel. Ein solches System ist umständlich und funktioniert möglicherweise nicht gut für die gesamte Lebenszeit des Patienten für eine Reihe von Gründen, wie z. B. Bewegung des Implantats oder Narbengewebe Anhaftungen.
Was passiert, wenn eine Möglichkeit gäbe, mit dem Gehirn drahtlos kommunizieren? Das ist eine Frage Diskussionsteilnehmer Michel Maharbiz, Elektroingenieur an der University of California, Berkeley, erkunden. Er und seine Kollegen entwickeln mikroskopische Sensoren – bekannt als neuronale Staub —, die die elektrischen Signale von Nervenzellen aufnehmen könnte. Das neuronale Staub-System würde Ultraschall verwenden, um Kraft und Mitteilung an die "Staubteilchen" bereitzustellen.
Ein solches System könnte Wissenschaftlern Signale aus Tausenden von Neuronen auf einmal malen ein vollständigeres Bild der Aktivität des Gehirns erlauben.
Hochladen auf das Gehirn
Während Wissenschaftler untersuchen, wie machen es möglich, dass Neuronen zu den robotischen Gliedmaßen in der Außenwelt sprechen, andere Wissenschaftler arbeiten in die entgegengesetzte Richtung entwickeln biomedizinischen Implantaten, die der fremden Informationen nehmen können – die Menschen würden normalerweise durch ihre Augen und Ohren spüren – und ins Gehirn zu bringen. [Bionischen Menschen: Top 10 Technologien]
Obwohl sie noch weit davon entfernt, futuristische Cyborgs mit erweiterten Vision und hören, Wissenschaftler große Fortschritte haben bei der Entwicklung dieser sogenannten Neuroprothetik, darunter Cochlea-Implantate zur Wiederherstellung der Anhörung im Gehörlose und bionische Augen Vision für Blinde zu rekonstruieren.
Sheila Nirenberg, ein anderer Forscher am Bedienfeld und Professor für Physiologie und Biophysik am Weill Cornell Medical College, arbeitet an der Entwicklung von künstliche Netzhaut zur Behandlung von Blindheit bei Menschen mit Netzhaut Schaden. Das Ziel ist, einen Chip zu machen, der nicht nur außerhalb Informationen an das Gehirn überträgt, sondern dies mit der HD-Qualität der echten Netzhaut tut.
Wenn Licht tritt in die Augen und die Sehzellen auf der Netzhaut trifft, wird die Informationen, die es trägt durch diese Zellen in elektrische Impulse umgewandelt, die dann an das Gehirn durchgeführt werden. Aber jedes Bild eine Muster ist, und als solche die elektrischen Impulse von der Netzhaut in Form von Mustern oder Codes sind.
Haben entziffert die neuronalen Codes der retinalen Zellen, Forscher in der Lage gewesen, einen winzigen Chip treffen, der produziert und sendet an das Gehirn das gleiche elektrische Muster, das die Netzhaut würde unter Umgehung beschädigte Netzhautzellen Nirenberg sagte. Ihr Ansatz war erfolgreich bei Mäusen und testen die Forscher die Technik auf Primaten bevor es bei Menschen verwendet wird.
Schließung im auf das Gehirn
In Zukunft könnte ein Tag, wenn das Gehirn einen völlig robotischen Körper steuern könnte, oder die Welt durch künstliche Sinne wahrnehmen. Es weniger wahrscheinlich ist sagte, dass Wissenschaftler das Gehirn eines Computers immer treu rekonstruieren konnte jedoch Diskussionsteilnehmer Gary Marcus, ein kognitiver Psychologe und Wissenschaftsjournalist an der NYU. Aber wenn sie könnten, es möglicherweise nicht "Sie" nicht mehr, sagte Marcus.
Die Technik ist heute, egal wie beeindruckend, noch weit davon entfernt die Aufdeckung der Geheimnisse des Gehirns, die Diskussionsteilnehmer gesagt. Wissenschaftler können in der Lage, auf ein einzelnes Neuron Null und interpretieren die Aktivität der ein großes Ensemble von Neuronen, aber sie weiß noch nicht viel darüber, was in der Mitte zwischen den Zündungen von einer Nervenzelle und der Symphonie des Gehirns passiert, die Menschen bewusste Erfahrung bildet.
"Dieser Mittelweg des neuen Abenteuers für Brain Sciences in den nächsten 50 Jahren", sagte Donoghue.
Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde um 6:45 Uhr ET am 3 Juni aktualisiert und um Weill Medical College der Cornell University, Weill Cornell Medical College zu ändern.
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