Teknologi "Brain-Brain Interface" (BtBIs) yang dapat mewujudkan kendali organisme alogenik sekarang menjadi semakin matang.
Pada tanggal 20 Maret 2020, Luo Minmin Laboratory of Beijing Institute of Life Sciences / Tsinghua University Biomedical Intersection Research Institute menerbitkan artikel berjudul An optical brain- in Science CHINA Life Sciences, jurnal internasional terkenal dengan tingkat akademik tertinggi di bidang ilmu kehidupan di China. Antarmuka ke otak mendukung transmisi informasi cepat untuk kontrol penggerak yang tepat (antarmuka otak-otak optik mendukung transmisi informasi cepat untuk kontrol penggerak yang tepat) kertas.
Dalam makalah ini, tim peneliti memperkenalkan bahwa penulis menggunakan perekaman serat optik dan teknologi aktivasi optogenetik untuk membangun antarmuka otak-otak optik, dan merealisasikan transmisi informasi gerakan berkecepatan tinggi antara dua tikus, dengan demikian pada prinsipnya. Memverifikasi kemungkinan antarmuka otak-otak untuk secara akurat mengontrol pergerakan hewan antar individu.
Antarmuka otak-otak optik mendukung transmisi informasi cepat untuk kontrol gerakan yang presisi
Konsep antarmuka otak-otak mungkin terkesan oleh orang-orang yang telah menonton film fiksi ilmiah "Avatar". Dalam film tersebut, orang-orang di bumi dapat mengontrol dari jarak jauh keluarga Na'vi humanoid biru yang dimodifikasi secara genetik di Pandora melalui transmisi informasi langsung dari otak ke otak.
Secara umum, komunikasi antara manusia dan hewan lain bergantung pada penglihatan, pendengaran, penciuman, atau sentuhan, tetapi pada kenyataannya, antarmuka otak-otak juga dapat mewujudkan transmisi informasi langsung antara otak biologis. Namun, karena keterbatasan teknis saat ini, Laju transmisi informasi sangat rendah, yang juga merupakan hambatan utama yang membatasi perkembangan teknologi antarmuka otak-otak.
Selain itu, laboratorium Luo Minmin baru-baru ini menemukan bahwa jenis neuromedin B (NMB) -expressing neuron di batang otak indeterminate nucleus (NI) dapat mengontrol kecepatan gerakan, terjaga, dan gelombang theta hipokampus yang terkait dengan memori spasial. Makalah ini diterbitkan dalam jurnal Nature Communications pada 14 Januari 2020.
Sederhananya, aktivitas neuron pengekspres NMB di NI dapat secara akurat memprediksi dan mengontrol kecepatan gerakan. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, aktivitas neuron pengekspres NMB di NI berkorelasi positif dengan kecepatan pergerakan hewan, tingkat gairah, dan gelombang theta hipokampus.
Kali ini, berdasarkan hasil penelitian di atas, tim peneliti merancang antarmuka otak-otak optik untuk mengirimkan informasi tentang kecepatan gerakan antara dua tikus (mouse kontrol "Master" dan mouse Avatar "Avatar"). Untuk mengontrol pergerakan hewan melintasi hewan secara akurat dan real time pada tingkat transmisi informasi yang tinggi.
Proses spesifiknya adalah sebagai berikut:
Parameter kecepatan gerak diekstraksi dari neuron pengekspres NMB di NI tikus Avatar;
Model yang dilatih menggunakan mesin vektor dukungan (SVM, pengklasifikasi linier umum untuk klasifikasi data biner) merekam sinyal Ca2 + (ion kalsium) dari NI mouse kontrol secara optik real time;
Mengubahnya menjadi stimulus optogenetik berpola dari mouse avatar NI, berhasil menginstruksikan mouse avatar untuk meniru dan mengontrol pergerakan mouse dengan cermat.
Perlu disebutkan bahwa, Kecepatan transfer informasi dari proses ini telah mencapai 4,1 bit / s, yang 2-3 kali lipat lebih tinggi daripada kecepatan transfer informasi antarmuka otak-otak berdasarkan elektrofisiologi. .
[Kontrol kecepatan transfer informasi antara tikus dan tikus Avatar]
Selain itu, tim peneliti juga menekankan pentingnya pemilihan sirkuit saraf yang sesuai serta alat perekam dan stimulasi saat meningkatkan kecepatan transmisi informasi dari antarmuka otak-otak. Tim peneliti percaya bahwa eksperimen tersebut akhirnya mencapai kecepatan transfer informasi yang lebih tinggi. Di satu sisi, para peneliti menggunakan neuron yang mengekspresikan NMB di NI untuk mengekstrak parameter kecepatan gerak; di sisi lain, para peneliti memilih untuk menggunakan sistem perekaman serat optik untuk merekam perubahan. .
Tentang antarmuka otak-otak
Dalam beberapa tahun terakhir, kita telah mendengar kurang lebih perkembangan "antarmuka otak-komputer". Pada 2017, Elon Musk, CEO Tesla, CEO dan CTO SpaceX, dan Ketua Dewan Suncity, mendirikan Neuralink, perusahaan antarmuka otak-komputer. Di bidang ini, tim peneliti dari berbagai negara juga sering menyegarkan kognisi kita.Pada 16 Januari 2020, Universitas Zhejiang mengumumkan bahwa studi klinis pertama dari antarmuka otak-komputer implan di China berhasil dilakukan.
Sebaliknya, antarmuka otak-otak bisa dikatakan jauh dari publik.
Leifeng.com mengetahui bahwa antarmuka otak-otak terdiri dari dua bagian - decoder yang mengambil informasi berguna dari aktivitas saraf otak sumber, dan encoder yang mengubah informasi sumber menjadi perubahan yang sesuai dalam aktivitas neuronal otak target.
Faktanya, pada awal 2013, beberapa ilmuwan mengusulkan bahwa antarmuka otak-otak dapat mewujudkan transmisi informasi langsung antara otak biologis. Pada saat itu, para ilmuwan awalnya membuktikan bahwa dengan merekam sinyal elektrofisiologi yang diperoleh dari otak sumber dengan berbagai cara, kemudian menggunakan mikrostimulasi listrik intrakortikal (ICMS) untuk memengaruhi aktivitas saraf otak target, hewan A dapat meniru perilaku hewan B dan menyimpang. Tarifnya hanya berfluktuasi sekitar 10%. Dari sini, konsep menarik dari antarmuka otak-otak muncul.
Pada tahun-tahun berikutnya, beberapa penelitian telah mengadopsi teknik non-invasif, seperti elektroensefalografi (EEG, sejenis fungsi otak yang menggunakan elektroensefalografi untuk menampilkan aktivitas bioelektrik spontan otak dan memeriksa fungsi otak berdasarkan karakteristik dan perubahannya. Metode) dan Stimulasi Magnetik Transkranial (TMS, metode perawatan hijau tanpa rasa sakit dan non-invasif di mana sinyal magnetik dapat menembus tengkorak untuk merangsang saraf otak tanpa atenuasi), yang dapat dicapai antara 2 atau 3 subjek manusia Antarmuka otak-otak memungkinkan subjek merasakan persepsi subjek lain atau niat untuk menggerakkan jari mereka.
Selain itu, penelitian telah menunjukkan bahwa penggunaan EEG untuk mengekstrak perintah gerakan dari otak manusia dapat disebarkan ke otak kecoak atau tikus melalui stimulasi listrik atau ultrasonografi terfokus.
Namun, seperti disebutkan di atas, antarmuka otak-otak memerlukan perekaman EEG multi-saluran, yang secara teknis sulit dilakukan, sementara perekaman EEG sulit untuk didekode secara akurat, sehingga kecepatan transfer informasi rendah.
Namun, penelitian oleh laboratorium Minmin Luo ini tidak diragukan lagi telah menemukan terobosan baru untuk penelitian di bidang antarmuka otak-otak.
Tentang Luo Minmin
Melihat hal tersebut, beberapa orang mungkin ingin bertanya: Siapakah Luo Minmin?
Faktanya, Dr. Minmin Luo adalah peneliti senior di Institut Ilmu Kehidupan Beijing. Sejak berdirinya laboratorium di Institut Ilmu Biologi Beijing pada tahun 2005, ia telah menjabat sebagai penulis korespondensi atau penulis pertama di banyak jurnal akademik internasional (seperti "Sains", "Sel", "Neuron", "Prosiding National Academy of Sciences", dll. ) Menerbitkan lebih dari 40 makalah akademis, dan makalah telah dikutip lebih dari 2.200 kali.
Lei Feng.com mengetahui bahwa selain dua arah penelitian neurobiologis (pengkodean sinyal olfaktorius di otak mamalia, dan mekanisme fisiologis dari beberapa perilaku dasar hewan di tingkat sirkuit saraf), pada kenyataannya, Dr. Minmin Luo masih merupakan "bermacam-macam". "Ilmuwan", telah mempelajari psikologi, dan menyatakan minat dalam kecerdasan buatan, fisika dan bidang lainnya. Laboratorium Luo Minmin juga telah mengembangkan banyak instrumen di bidang elektrofisiologi dan kimia.
Selain itu, Dr. Minmin Luo juga mencoba untuk menantang serotonin yang banyak dikhawatirkan tetapi kontroversial di bidang neurobiologi. Faktanya, serotonin, atau serotonin, adalah neurotransmitter penghambat yang dapat mempengaruhi hampir setiap aspek aktivitas otak, seperti mengatur suasana hati, energi, memori, dan bahkan membentuk pandangan hidup. Beberapa antidepresan bekerja dengan meningkatkan tingkat neurotransmitter di otak.
Tidak ada keraguan bahwa proses penelitian ilmiah tidak berjalan mulus, tetapi Dr. Minmin Luo selalu menginspirasi dirinya sendiri:
Katakan pada diri sendiri setiap pagi bahwa akan ada penemuan besar hari ini.Tentu saja, sebagian besar waktu saya pulang dengan perasaan kecewa, tetapi saya bangun dengan harapan keesokan harinya.
Mungkin optimisme inilah yang mendukung terobosan berkelanjutan Dr. Minmin Luo dan laboratoriumnya.
Bahan referensi:
https://www.nature.com/articles/s41467-019-14116-y
https://baike.baidu.com/item/%E8%84%91%E8%84%91%E6%8E%A5%E5%8F%A3/17675124?fr=aladdin
Lei Feng Wang Lei Feng Wang Lei Feng Wang
- Berpegang pada garis depan investigasi kriminal selama 12 tahun, kami telah menetapkan "eksploitasi militer heroik"! Keindahan khusus seorang polisi kriminal wanita di Kabupaten Xin
- Kota Changmazhen, Kota Zijiao, Kabupaten Huimin: Berubah menjadi pembawa selebriti online dan disebut "bayi" untuk memesan
- Hari Sensus 2020 semakin dekat, Biro Sensus Federal mendesak masyarakat Asia untuk merespons secara positif
- Pengadilan Jinnan Tianjin dan Cabang Hukum Perdata dari Masyarakat Hukum Kota bersama-sama mengadakan simposium tentang pertukaran pengalaman koridor hukum sipil dan konstruksi aturan hukum