10 pokročilých vědeckých vývoje v mozku

Většina lidí denně nepřemýšlí o neurovědách. Práce neurovědů je obvykle obskurní, nudný výzkum, který postupně zlepšuje naše chápání mozku a nervového systému.

Příležitostně však jejich experimenty vedou k nálezům, které se jinak objevují pouze v sci-fi románech. Zde jsou některé z těch překvapivějších.

10Vytvoření umělých vzpomínek

Je možné uměle vytvořit zcela falešnou paměť, která je prakticky nerozlišitelná od skutečné paměti? Ano, je to - jestli jste jedním z výzkumných pracovníků UC Irvine.

Ve studii o potkanech se tito vědci podařilo představit nové, cílené vzpomínky na mozky hlodavců. Oni hráli specifický tón, ke kterému chtěli, aby krysy reagovaly, a současně uvolňovaly acetylcholin - chemickou látku odpovědnou za formování nových vzpomínek.

Výsledek? Krysy vyvinuly očekávanou odpověď na tento konkrétní tón, když byly testovány v den po experimentu. Tyto nové vzpomínky měly "stejné rysy" jako jejich přirozené protějšky. Navíc umělé vzpomínky byly uchovány v dlouhodobém horizontu, což dokazuje, že v laboratorních podmínkách je možné trvale tvarovat vzpomínky.

Vědci doufají, že tyto nálezy připravují cestu pro pomoc lidem s pamětí a poruchami učení, a to případně zavedením nových vzpomínek s použitím podobných akcelerovaných technik. Jsme pravděpodobně stále nějakou cestou od budoucnosti, kde získáváme nové poznatky na vyžádání, stejně jako protagonisté Matrix- ale vždycky může sen.

A hovoříme o snech ...

9 Manipulační sny

Pokud je jedna věc o snech známa, je to jedinečné pro každého jednotlivce. Jsou produktem vašich nedávných zkušeností, emocí a myšlenek. Nemůžete jednoduše udělat, aby někdo sníval, co chcete.

Nebo můžete?

Vědci z MIT to dokázali. Začali trénováním krys, aby vedli bludiště. Potkani dostali dvě zřetelné zvukové znamení, které jim pomohou procházet bludištěm a najít lahůdky. Jeden tón řekne krysám, že léčba je vlevo; druhý tón jim řekl, aby se obrátili vpravo. Krysy milují lásky, takže se velmi brzy dozvěděli, co znamenají dva různé tóny, a odpovídá jim při navigaci v bludišti. Výzkumníci poté zaznamenali konkrétní změny v mozkových vlnách potkanů, když reagovali na dva různé tóny.

Konečně bylo načase potírat snů snů. Když krysy šly spát, jejich činnost v mozku byla sledována, aby se zjistilo, že ano - snívali o tom, jak procházet bludištěm. V tomto okamžiku se vědci snažili ovlivňovat sny tím, že hrají dva různé tóny.

Je zajímavé, že skenování mozku ukázalo, že krysy, když snívali, reagovaly na zvukové signály přesně tak, jako když se probudily. Tento experiment dokazuje, že sny mohou být přímo tvarovány externími spouštěči. Vědci dokonce spekulují, že jednoho dne bude možné, aby si lidé vytvořili sny prostřednictvím takového "snového inženýrství".

8Známé sny

Co kdybyste chtěli nahrávat své sny, abyste je mohli sledovat později, jako film? Ukazuje se, že nakonec to možná bude možné. Studie vědců z Kjóta v Japonsku ukázala, že skenování mozku může být použito k vytvoření zastoupení snů lidí v reálném čase.

První fáze studie měla osoby spící uvnitř skeneru MRI, zatímco jejich mozková aktivita byla zaznamenána. Pak se probudili a rozhovorovali o tom, co viděli, když snívali. To bylo provedeno asi 200krát u každého ze tří účastníků studie.

Během druhé fáze vědci izolovali 20 nejčastěji viděných objektů a našli fotografie, které je představují. Ukázali tyto objekty účastníkům a zároveň měřili reakce mozků na ně, aby vytvořili korelaci. Poté vědci podávali fotky a odpovídající MRI skeny do učebního algoritmu.

Konečně byli tři účastníci pozváni, aby znovu spali uvnitř skeneru MRI. Mezitím inteligentní algoritmus generoval řetězce obrazů založených na mozkové aktivitě pražců. Subjekty se pak probudily a zeptaly se na své sny. Nakonec byl algoritmus schopen snoubit sny s přibližně 60% přesností.

Zatímco není zdaleka perfektní, je to první krok směrem ke skutečnému záznamu snů. Již víme, že je možné vytvářet hrubé, ale překvapivě pokročilé filmy, které představují činnost našeho mozku. Ve světle této japonské studie o snu to může být jen otázka času, než budeme moci dělat totéž s našimi sny.

Transplantace buňky buněk

Mohou se použít transplantace mozku ke zvýšení funkce mozku? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, vědci z University of Rochester Medical Center vytvořili lidské chimérické myši. To zní zlověstně, ale to prostě znamená, že těmto myším byly podány lidské astrocyty - určitý typ mozkových buněk. Myši byly injikovány 100 000 těchto astrocytů, zatímco se stále vyvíjely.

Pozoruhodně, v době, kdy myši skončily šest měsíců, tyto lidské buňky v podstatě úplně nahradily ekvivalentní myší mozkové buňky. Výzkumníci pak podrobili myším mnoha testům, jejichž cílem bylo zhodnotit jejich paměť a schopnosti učit se. Tyto "inteligentní" myši skončily výrazně lépe v široké škále testů než kontrolní skupina a obecně se ukázaly být rychlejší při učení.

Neuroscientik Bruce Ransom uznal význam tohoto výzkumu a řekl: "Je to ohromující výsledek.Poskytuje první jednoznačný důkaz, že astrocyty mohly být jedním z evolučních hnacích sil lidských schopností. "Je zajímavé, že citace je podezřele bez komentářů o nebezpečích chovu hyper-inteligentních hlodavců.

6Zlepšení pozornosti

Všichni jsme byli v situacích, které vyžadovaly prodloužené zaměření - přemýšlejte o závěrečných zkouškách, podávání daňových přiznání a Pán prstenů maratony. Můžeme všichni potvrdit, že nakonec unavíme a ztrácíme naši schopnost věnovat pozornost. Co kdyby byl způsob, jak nás během těchto typů činností zvýšit?

Existuje a vše, co potřebujete, je zapínání mozku řízeným elektrickým proudem. Studie podrobila účastníky řadu testů ostražitosti. Někteří účastníci dostali neinvazivní stimulaci mozku ve formě "prefrontal transcranial direct current stimulation" (tDCS). Jiní dostali falešné zacházení. Nakonec lidé, kteří dostávají tDCS, byli více zaměřeni a udržovali si svou úroveň bdělosti po delší časové období.

Studie dokládá, že cílená stimulace může být účinně použita k lepšímu využití často nevyužitých zdrojů mozku; lidé mohou být opatrnější. Výzkumníci naznačují, že tato metoda je vhodná pro vyrovnávání poklesu výkonu pracovníků, které vyžadují dlouhou dobu trvající pozornosti.

5Vyrobit lepší lháři

Ne všechny tDCS se nepoužívají dobře. Některé aplikace neinvazivní mozkové stimulace mohou být směrovány k méně etickému úsilí: pomáhat nám ležet přesvědčivěji.

Studie pokládala 44 dobrovolníkům za roli jako zloději. Účastníci museli předstírat, že ukradli peníze, a pak byli vyslýcháni ohledně jejich špatných činů. Toto dotazování bylo provedeno prostřednictvím "Testu znalostí viny", což je variace testu polygrafu.

Použitím tDCS k potlačení funkce přední prefrontální kůry - část mozku zodpovědná za podvodné vědce byla schopna vyvolat pozoruhodné zlepšení schopnosti testovaných subjektů lhát. Lidé, kteří dostávali mozkovou stimulaci, byli rychlejší při příchodu lží, ačkoli nebyli rychlejší, když odpověděli pravdivě. Možná je ještě zajímavější, že se tito účastníci také ukázali jako méně vinní z lhání než kontrolní skupina.

To naznačuje, že může být možné zlepšit schopnost někoho ležet podle libosti, pokud to bude vyžadováno. Přemýšlejte o tom, kolik odborníků by mohlo mít prospěch z tohoto typu lepších schopností lhaní: špióni, policisté v utajení, zajatci vojáků a politické kampaně.

4Brain-Boosting Music

Je celkem dobře známo, že hudba má měřitelný vliv na naši náladu a naše vnímání světa. Pravděpodobně si můžete snadno vzpomenout na dobu, kdy jste obzvláště smutná píseň melancholizovala, nebo naopak osvobozená skladba, která vás chtěla usmát a tančit.

Ukázalo se, že to není jen naše emoce, které mohou těžit z dávky dobré hudby. Naše kognitivní schopnosti mohou být také ovlivněny poslechem konkrétních hudebních bodů. Výzkum od Northumbrie University ve Velké Británii provedl testy, které měřily mentální koncentraci. Účastníci se museli dívat na zelené čtverec, který se objevil na obrazovce počítače a tiskl místo, zatímco to ignorovalo jiné barvy a tvary.

Někteří účastníci to udělali v tichosti; jiní naslouchali různým pohybům od Vivaldiho Čtvero ročních období koncerty. Pozdnější "Jarní" koncert vyústil v nejlepší průměrnou dobu odezvy 393,8 milisekund; pomalý "podzim" zvýšil reakční dobu lidí na 413,3 milisekund ve srovnání s 408,1 milisekund pro ty, kteří vůbec neposlouchali hudbu.

Další studie ukázala, že hudba může pomáhat lidem vzpomenout si autobiografické vzpomínky po "získaném zranění mozku". Zdá se tedy, že pečlivě vybraná hudba může hrát klíčovou roli při posílení kognitivních schopností, pozornosti a paměti.

3Protetický mozek

Věda pokročila dosud daleko, aby našla způsoby nahrazení většiny částí našeho těla. Máme protetické ramena, protetické nohy a zdá se, že jsme na pokraji fungování protetických očí. Mysl je však mnohem složitější než končetina. Vytvoření mozkových protéz není zdaleka přímočarým úkolem a máme dlouhou cestu k tomu, abychom vytvořili plně funkční náhražky mozku. Nicméně na této frontě učiníme významné pokroky, s takzvanou "neurální protézou", u které se prokázalo, že obnovuje funkci mozku po traumatickém zranění hlavy.

Ve studii o důkazu koncepce vědci přerušili komunikaci mezi oblastmi mozku krys, což simulovalo traumatické poškození mozku. Studenti 16 potkanů ​​ztratili téměř všechny funkce v předních končetinách. Někteří byli ponecháni neléčeni; jiní dostali zařízení, které náhodně stimulovalo různé oblasti mozku. Třetí skupina krys byla vybavena neurální protézou, která vytvořila most mezi dvěma rozpojenými oblastmi mozku.

Výsledky byly přesvědčivé. Po dvou týdnech neurální protézová skupina získala funkci mozku do takové míry, že "jejich pohyby byly nerozlišitelné od jejich chování před poraněním mozku." Implantované rozhraní mozku-stroj-mozno v podstatě umožnilo, aby obě odpojené oblasti mozku byly správně vzájemně komunikovat. Vědci doufají, že tato studie vede k vytvoření podobné protézy pro léčbu poranění mozku a trauma mrtvice u lidí. Kombinace těchto typů zranění - v USA samotných - postihuje téměř tři miliony lidí.

2Hacking Brains pro přístup k citlivým datům

Každý ví, že naše digitální zařízení jsou náchylné k útokům hackerů.Tech-důvtipní lidé mají přístup k informacím o kreditní kartě a PIN kódům relativně snadno, zvláště pokud většina vašich hesel je doslova "heslo". Nejlepší způsob, jak uchovat citlivé údaje soukromé, je bezpečně ukládat do nezabezpečené pevnosti, která je vaším mozkem . Takto by nikdo nemohl získat přístup k informacím, že?

Ne tak docela. Na konferenci USENIX Security Conference 2012 výzkumníci ukázali, jak lze jednodušeji získat informace pomocí jednoduchých zařízení, která jsou mimo dosah. Pro jejich demonstraci použili poměrně levné, snadno dostupné rozhraní mozku a počítače (BCI) a svůj vlastní program pro čtení mozků. Účastníci byli analyzováni, aniž by jim bylo výslovně řečeno, že jejich mozky budou v procesu hacknuty.

Čtením signálů elektroencefalografie (EEG), které produkují mozky subjektů, byli vědci schopni prokázat, že přístup k soukromým informačním PIN kódům, údajům o kreditní kartě a tak dále - lze měřitelně usnadnit prostřednictvím zařízení BCI pro spotřebitele. Zatímco tyto informace nejsou zcela transparentní, "entropie soukromých informací je v průměru snížena o přibližně 15 až 40 procent ve srovnání s náhodnými hádkami", když používáme BCI.

1Mind Control

Jak zvědavá, jak jsou výše uvedené studie, možná se žádný z nich nepřiblíží k říši science-fiction jako kontrole mysli - jedna z nejvíce prozkoumávaných "co kdyby" v mnoha filmech a knihách. Zatímco pravá kontrola mysli není přesně na obzoru, několik nedávných studií přineslo některé mimořádné výsledky.

Studie Harvardské lékařské školy umožnily lidem přímo řídit pohyby ocasu potkana pomocí myšlenek samotných. Lidské subjekty byly vybaveny zařízením BCI, které přemění své myšlenky na počítačové příkazy. Krysy byly navíc vybaveny rozhraním počítač-k-mozku, které používalo zaměřený ultrazvuk ke stimulaci jejich mozku.

Výsledkem je, že mezi lidmi a krysy se otevře spojení mozku s mozkem, což umožňuje lidem dálkově ovládat ocas krys podle libosti. Studie měla neuvěřitelnou 94 procent úspěšnosti, napříč šesti různými lidmi a šesti různými potkany. Pozoruhodně, zavedené spojení mozku s mozkem bylo zcela neinvazivní a nevyžadovalo žádné komplexní chirurgické postupy.

Pokud si myslíte, že je to působivé, počkejte, až vám povíme o nedávné studii na Washingtonské univerzitě. Tato studie používala podobnou komunikaci mozku s mozkem s jedním pozoruhodným rozdílem: oba subjekty byly lidské.

Dva výzkumní pracovníci byli umístěni v různých částech univerzitního kampusu. Jeden nosil čepici, která přeměnila své myšlenky na elektrické signály, zatímco jeho kolega měl na sobě ten, který dovolil jeho mozku přijímat magnetické signály. První výzkumník musel hrát počítačovou hru, která ho vypalovala dělami na různých cílech. Úlovek? Musel to udělat bez použití rukou. Místo toho si musel představit, že v jeho hlavě vypálí dělo, a tím vybídne svého kolegu, aby provedl skutečné stisknutí klávesy ve správný okamžik.

Studie byla úspěšná. Zatímco vědci rychle zdůrazňují, že tento experiment je v jeho nastavení zcela zásadní, věří, že je prvním opatrným krokem směrem k vyspělejším aplikacím. Některé roky na řadě vidíme četné společenské využití pro takovou přímou kontrolu mysli. Ty mohou zahrnovat vše, od toho, že lidé s postižením mohou komunikovat lépe, vzdáleně pomáhat někomu přistát s letadlem.

Zatím je to spekulace. Jedna věc je jisté: Neuroscience je stále vzrušující výzkumná oblast, která pro nás má jistě více futuristického vývoje.