aihot  2017-05-12 15:27:15  未来医疗 |   查看评论   

 

 在反乌托邦将近系列的epidsode,黑色镜子,一个小的,可植入的设备在耳朵后赋予了记住,访问和重放你的生活的每一个时刻的完美细节的能力,像一个电影在你的眼前。

南加州大学的生物医学工程师西奥多·伯格不能承诺完美的召回水平 - 也许更好 - 但他正在做一个记忆假体。通过手术直接植入大脑中的装置通过以特定方式电刺激大脑以形成记忆而模拟称为海马结构的功能 - 至少在大鼠和猴子中。而现在,他正在测试一个可以在人类中工作。

伯格的设备取决于一个关于海马如何将短期记忆(如你存放钥匙的地方)转化为长期记忆的理论,以便以后能找到它们。在他的早期实验中,他演奏了一个音调,然后在兔子的脸上喘气,使它眨眼。最后,只是发出的声调会使兔子眨眼,就像巴甫洛夫着名的唾沫狗。 Berger用电极记录了海马的活动,当兔子学会将气调与气泡联系起来时,这些信号中的模式以可预测的方式改变。

“海盗正在积极参与并通过培训修改其射击模式,”伯杰的前导师和犹他大学生物医学工程教授格雷戈里·克拉克说。 Berger把这种发射模式称为时空代码:它由神经元在大脑中以及它们发射时的位置来定义。 “随着时空码传播到海马的不同层,它逐渐变成不同的时空码,”伯杰说。 “我们不明白为什么,但是当它出来时,时空代码是大脑的其余部分可以识别和使用作为长期记忆。

输出代码表示大脑的其余部分用作信号的存储器 - 供兔子在听到音调时眨眼。 Berger说,他能够用数学模型来描述海马将短期记忆转化为长期记忆的一般规则。

用一般规则,他建立了大鼠人工海马。为了做到这一点,他首先不得不教老鼠完成记忆任务:他会用一个大鼠用两个杠杆之一按压,然后用灯光分散注意力。当回到任务,它被训练按压与它原来按下的杠杆相反的杠杆,以证明它记得。

一直以来,Berger和他的团队记录了从海马的射击,指出哪些时空代码与杠杆压力记忆相对应。他们从海马的进入和离去的发射模式中获取数据,并开发了一个数学模型,可以预测对应于输入的空时码。后来,当伯杰给记忆任务大鼠一种阻止记忆形成的药物时,他使用他的设备以脉冲模式电刺激大脑 - 它的模型预测的输出时空码。

然后大鼠将按下正确的杠杆。 “他们记得正确的代码,好像他们自己创造了,”伯杰说。 “现在我们把记忆放回大脑。”Berger还在恒河猴的一部分前额叶皮层中尝试了假体。这个领域涉及执行功能,如使用记忆来解决一个新的问题。在这种情况下,植入物也改善了猴子的记忆。

但是在人类中类似的植入物能真正起作用吗? Case Western Reserve大学工程教授Dustin Tyler说:“所有这些假肢与大脑接触都有一个根本的挑战。 “大脑中有数十亿的神经元,它们之间的连接数万亿,使它们都在一起工作。试图找到将进入那个质量的神经元,并能够在合理的高分辨率级别与他们连接的技术是棘手的。

甚至耳蜗植入物(通过用几十个电极刺激听觉神经来模拟声音频率范围)不能完美地模拟声音。科学家远不是模拟整个记忆,所有的感官输入,特别是使用只有大约100个电极的电码。但这并没有阻止一家名为Kernel的新创业公司与Berger同步,部分资助他的研究,并命名他的首席科学官。

Kernel的最早目标是将Berger的植入物作为可以帮助记忆障碍的医疗设备推向市场 - Berger目前正在使用该设备的一个版本进行人体试验,并说到目前为止,他的人体试验中的患者正在进行很好的内存测试。但是最终,CEO Bryan Johnson希望Kernel能够在一个简单的门诊手术中开发植入式设备 - 增强注意力,创造力和注意力等领域的人类智能。

这个目标将进入管理机构的新水域:这些医疗设备或消费者设备,谁应该监管他们?根据食品和药物管理局的条款,如果植入物的目的是诊断或治疗医学病症或影响身体的结构或功能,植入物将被视为医疗装置。但是,只是建议它可以提高集中力或创造力的皮下植入可以通过FDA的监管抓住,如大脑刺激器的膳食补充剂。

约翰逊没有评论在哪个方向他会采取Kernel的尚未完成的设备:这将取决于个别设备,其赢咖4平台和潜在的副作用。当然,所有医疗设备和药物都有可能的副作用。现在我们等待看看这将是一个良性的烦恼,或者一个新的,冷淡的黑色镜子的灵感。

 

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