誰かが腎臓に損傷を持っている場合、ドナーは両方の人が生きられるように予備の臓器を提供することができます。 さて、もしあなたが脳の機能不全の友人のために似たようなことをすることができたらどうでしょう？
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最近のラボ実験では、ミゲルニコレリスと彼の同僚は、複数のサルとラットの脳を融合させて、「腕」として機能しました。 ニコレリスは、人間の脳をこのようにリンクすることで、パーキンソン病から麻痺に至るまでの病気の人を癒すのに役立つ強力な新しい神経学的ツールのスイートを解き放つことを望んでいます。
「私たちは、脳リハビリテーションのまったく新しい分野を試みています」と、デューク大学の神経工学センターのディレクターであるニコレリスは説明します。 「脳の回路に作用して、実際に脳の機能的活動を改善しようとしています。」
「脳は、これまで開発された中で最も計算能力の高いデバイスの1つであることを忘れがちです」と、ワシントン大学のAndrea Stocco氏は付け加えました。 「初めて目にするシーンの意味を理解したり、手足の複雑な動きを制御したりするために開発されたものについては、無敵です。 今では、ニコレリスは、脳にとって必要な計算能力を組み合わせて、ソフトウェアでは非常に難しいが、生物学的ハードウェアであるニューロンでは簡単に解決できないような不明確な問題を解決できることを示しています。
ブレインマシンインターフェイスは約20年前から使用されており、この技術はさまざまな医学的治療に使用されています。 たとえば、一部のデバイスは、コンピューターによって変換された脳の電気出力を使用して、人工装具の制御や車椅子の操作を可能にします。 しかし、以前の作業には、たった1人のオペレーターしかいませんでした。 Nicolelisは、神経活動を強化するために、複数の被験者が共有のブレインマシンインターフェイスとして一緒に動作できるかどうかを学習したいと考えていました。
彼のチームは、3匹のサルに、神経活動を監視および記録する埋め込み電極を装着し、コンピューターで組み合わせることができました。 サルは別々の部屋に配置され、各部屋にはデジタルディスプレイがあり、その上でサルはその脳と機械のインターフェースを使用して、報酬に向けて仮想アームを操作できました。 いくつかのテストでは、サルが腕の制御を共有しましたが、他のテストではそれぞれが特定の方向の動きを制御しました。 どの動物も、腕を動かすために協力していることを知りませんでした。 驚くべきことに、彼らはタスクを達成しただけでなく、練習によって改善しました。
「視覚的なフィードバックを持ち、アクションを実行する報酬を得るだけで、これらの動物は実際に脳を同期させることができ、特定のタスクの要求を満たすことを学ぶことができます」先週のScientific Reportsの結果。
「猿は一緒に働いて、ジョイスティックを操作するよりもタスクを完了するのが遅くなりましたが、学習速度はまったく同じでした」とStocco氏は言います。 「それは驚くべきことであり、脳にとって、この問題は感覚運動協調の問題と同じくらい簡単に解釈できるようになることを意味するようです。 この素晴らしい最初の段階から、サルが自分でできるよりも、サルが一緒にうまく働くことができるより複雑なタスクを作成する方法を見ることができます。」
Scientific Reportsにも記載されている別の実験では、4匹のラットをマイクロワイヤで物理的にリンクして、一連の問題に取り組むためのネットワークユニットとして脳がどのように連携したかを調べました。 ラットには電気パルスの情報が与えられ、脳を同期させたときに報酬が与えられました。 また、温度や気圧などのデータも受信しました。 ラットはこの情報を保存、取得、共有しました。これにより、気象予報などの分析で、単一のワイヤレスラットよりも頭脳が優れたパフォーマンスを発揮できるようになりました。
「彼らがしたことは、本当に封筒を押し進めることでした。魅力的なことがわかりました」と、2年前に歴史を作ったStoccoは、最初のリモートの人間対人間の脳インターフェースを備えた同僚のRajesh Raoと言います。 ラオはインターネットを介して脳信号を送信し、キャンパス内の部屋に座っていたストッコの手を動かしました。
ニコレリスは、一般的なフィードバックにさらされると、人間はそれが起こっていることに気付かないうちに、すでに自然な形で脳を共有している可能性があることを示唆しています。 「興味深いことは、これはおそらく私たちと一緒に常に起こることです。 映画館で映画を見ているとき、このタイプのフィードバックはおそらく観客の脳を同期させているので、同じ瞬間に笑ったり泣いたりするグループの反応があります」と彼は言います。
「人々のグループが共通の目標を達成するために協力できる理由も説明できます。たとえば、チームが最終的にチームのようにプレーし、個人の集まりではなく、チームのようにプレーしているとよく言われるスポーツチームのように。サッカーチームのプレイを向上させる化学とは何かを正確に把握してください。脳の動作の同期化のメカニズムを見つけた可能性があります。」
彼のチームは現在、サルの研究を非侵襲的な臨床実践に変換して、グループの思考と行動を通じて麻痺した人間のリハビリを支援する試みに取り組んでいます。
「たとえば、私の対麻痺患者では、脳の信号を使用してトレーニングを開始するのは非常に難しいことに気付きました。なぜなら、脳は文字通り足があることを忘れることができるからです」と彼は説明します。 「したがって、この神経学的リハビリの一部は、別の脳を使用して、患者の脳に概念を再導入することです。 基本的に彼らの脳の活動を患者の脳の活動と組み合わせることにより、訓練段階で理学療法士や患者の親relativeさえも助けることができるでしょう。」
