Real-Life Mind Meld? Wissenschaftler verbinden tierische Gehirnen

Widerstand ist zwecklos-Wissenschaftler sind jetzt einen Schritt näher an die Borg von "Star Trek", Verdrahtung Gehirne zusammen in "Brainets", die als Teams, Probleme können neue Experimente mit Affen und Ratten deuten darauf hin.

Die Forscher sagen, dass diese sogenannten Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen zu "Bio-Computer" mehrere Tiere Gehirne miteinander verdrahtet führen könnte.

Wissenschaftler weltweit entwickeln Gehirn-Maschine-Schnittstellen, über welche Menschen, die und Lab Tiere Roboterarme und Exoskelette mit nur ihren Köpfen steuern können. Diese Arbeiten durch die Umwandlung der Signale des Gehirns in Computersignale und umgekehrt. [10 Dinge, die Sie nicht über das Gehirn wissen]

In letzter Zeit entwickelt Neurobiologe Miguel Nicolelis am Duke University Medical Center und seine Kollegen die ersten Gehirn zu Gehirn-Schnittstellen, Arrays von mikroskopischen Drähte implantiert in den Gehirnen von Ratten, die in Echtzeit interkontinentalen Übertragung von Daten zwischen Paaren von den Nagetieren zulässig. Eine Gruppe von Ratten würden lernen, Bewegung oder Touch-basierte Probleme zu lösen und ihre Hirnaktivität wurde als Muster der elektrischen Stimulation, die in die Gehirne von einer anderen Gruppe von Ratten, die Empfänger Tierrettung diese Probleme schneller lösen übertragen wurden.

Nicolelis und seine Kollegen haben nun Schnittstellen von Gehirn zu Gehirn verwendet, um zu erstellen, wie sie es nennen Gehirnnetzwerke oder Brainets, die zusammenarbeiten können, um einfache Aufgaben zu erledigen.

In einer Reihe von Experimenten verbunden die Wissenschaftler Rhesus-Makaken-Affen miteinander in einem zwei-Gehirn-Brainet, ein B2 oder ein drei-Gehirn-Brainet, eine B3. Alle Primaten saß in getrennten Räumen, Austausch von Hirnaktivität in Bezug auf ihre Sinne und Bewegungen.

Die Forscher hatten als nächstes die Affen, die die Bewegungen von einem realistischen virtuellen Affen Arm auf eine Grafikkarte zu kontrollieren. Das Ausmaß der Kontrolle jeder Primate über den Arm auf das Experiment angewiesen hatte. Für Beispiel, in einem Experiment, die Affen in einem B2 jeweils nur eine der zwei Dimensionen der Armbewegung (z.B. wie oben und unten oder links und rechts), während in einem anderen steuern könnte, könnte die Affen in einem B3 jedes Steuerelement zwei der drei Dimensionen der Bewegung (in Richtung und Weg, zum Beispiel).

Wenn die Affen erfolgreich den Arm berühren ein bewegliches Ziel geführt, Sie bekamen eine kleine Belohnung von Saft. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass mit Langzeittraining, die Affen zunehmend ihr Verhalten koordiniert und synchronisiert ihre Hirnaktivität führen zu einer verbesserten Performance.

In einer anderen Reihe von Experimenten verbunden die Forscher drei oder vier Erwachsene Ratten in einer Brainet, grundlegende numerische Probleme zu lösen. Die Wissenschaftler erstmals implantiert Arrays von mikroskopischen Drähte im primären somatosensorischen Cortex der Ratten, die Region des Gehirns mit den Tastsinn verbunden. Sie zeigten dann, dass sie leicht elektrisch stimulieren könnte dieser Teil des Gehirns, Nicolelis Gesagte wahrscheinlich ein taktiles Gefühl irgendeiner Art generieren. [5 verrückte Technologien, die Biotechnologie revolutioniert werden]

In einem Experiment gelernt bei dieser Stimulation Cue durstige Ratten, dass sie Wasser bekommen könnten, wenn sie die elektrische Aktivität des Gehirns synchronisiert. Es hat nicht bekannt, was genau die Ratten zu tun, um ihre Hirnaktivität zu ändern, sagte Nicolelis.

Im Laufe der Zeit gelernt Ratte Brainets, wie man einfache rechnerische Aufgabe der Mustererkennung. Die Ratten erkennen unterschiedliche Muster der Hirnstimulation, die Gehirnaktivität zu synchronisieren, wenn sie eine Art von Reiz empfangen und desynchronizing, wenn sie eine andere, erhalten, sagte der Forscher.

Die Studie ergab, dass solche Muster Erkennung Fähigkeiten verwendet werden, um eine erhöhte oder verringerte Wahrscheinlichkeit von Regen vorhergesagt. Die Ratten erhielten Muster der elektrischen Stimulation, der vertreten, zunehmender oder abnehmender Lufttemperatur und erhöhen oder verringern des Luftdrucks. Sinkenden Luftdruck und zunehmenden Lufttemperatur signalisieren oft am frühen Abend Frühling Gewitter in North Carolina, wo die Forschung stattfand. Der Brainets prognostiziert die Wahrscheinlichkeit des Regens mit 41 Prozent Genauigkeit, viel höher als Chance, und besser als einzelne Ratten, die diese Daten erhalten.

"Die Ratten teilen könnten Aufgaben über Tiere, so ihre individuelle Arbeitsbelastung viel kleiner war," sagte Nicolelis. "Wir habe das am Anfang erwartet."

Eine mögliche klinische Anwendung dieser Forschung, gelähmte Patienten mit gesunden Probanden zu helfen, sie lernen, wie man wieder zu bewegen, oder helfen Patienten lernen, wie man Roboter-Gliedmaßen oder Exoskelette Steuern zu verknüpfen, sagte Nicolelis.

"Wir hoffen, Berichtsdaten auf solche Forschung in ein paar Monaten können," sagte Nicolelis. "Eines Tages könnte dies auch Schlaganfallpatienten, Epilepsie-Patienten und Patienten mit anderen neurologischen Erkrankungen helfen. Darüber hinaus konnte nicht-invasiv, dies statt Implantate wie wir in unseren Experimenten mit Affen und Ratten verwenden zu müssen."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert heute (Juli 9) in zwei Studien in der Zeitschrift wissenschaftliche Berichte online.

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