Welkom bij de afdeling Onderzoek en Strategie van [bedrijfsnaam] in de snel veranderende wereld van vandaag.
Met snellere vooruitgang dan in welk ander wetenschapsgebied dan ook, is er in 2019 enorm veel gebeurd in de neurowetenschappen. Hier zijn drie werkelijk verbluffende onderzoeksgebieden binnen de neurowetenschappen die onze vooroordelen over wie we zijn, of wie we zouden kunnen zijn, op de proef stellen.
Op dit moment bouwen neurowetenschappers van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie letterlijk 'miniatuurhersenen' die genetisch zijn getransplanteerd met meerdere varianten van Neanderthaler-DNA. Met behulp van de futuristische biotechnologie CRISPRter grootte van een linze minihersenen clusters van levende neuronen bevatten, gekweekt uit stamcellen, die daadwerkelijke hersenactiviteit vertonen.
Hoewel ze te klein zullen zijn om complex gedrag zoals communicatie te omvatten, wordt verwacht dat ze verschillen zullen onthullen in fundamentele hersenactiviteit die Neanderthalers mogelijk hadden. Op deze manier biedt genetica een soort historische telescoop voor de neurowetenschappen, waardoor ze een blik kunnen werpen op de werking van oude hersenen. Dit alles op basis van DNA dat tienduizenden jaren bewaard is gebleven in botfragmenten.
En als je denkt dat dit zoiets simpels is als een paar cellen in een petrischaaltje… dan heb je het mis. De Duitse onderzoekers zijn van plan om de mini-hersenen van Neanderthalers aan robots te koppelen om hun gedrag te observeren. Nog ambitieuzer dan het plot van een futuristische sciencefictionfilm, en als het lukt, is het ronduit verbijsterend wat er in de komende jaren mogelijk zal zijn – Neanderthaler robot-huishoudsters, iemand?!
Een van de grootste uitdagingen voor neurowetenschappers is dat het erg moeilijk is om levende hersenen te bestuderen. Zelfs bij recent overleden personen ontbinden neuronen zich in de uren na de dood razendsnel en vallen ze letterlijk uiteen. Om deze uitdaging aan te gaan, hebben gedreven neurowetenschappers van de Yale University een baanbrekende biotechnologie ontwikkeld, genaamd BrainEx. Dit hightech ondersteuningssysteem is ontworpen om hersencellen in leven te houden, net zoals haar en nagels na de dood blijven groeien.
De onderzoekers testten de technologie door BrainEx te gebruiken om de synaptische activiteit en de bloedcirculatie te herstellen in een varkensbrein dat vier uur dood was geweest. Het brein was uit het varken verwijderd en gereanimeerd met een kunstmatige bloedtoevoer met behulp van een gepatenteerde mix van beschermende, stabiliserende en contrastmiddelen. Dit gebeurde vlak voordat de afbraak van cellulaire en moleculaire functies begon. De afbeelding hieronder toont het verschil tussen een normaal afbrekend varkensbrein 10 uur na de dood (links) en gezond uitziende cellen in het gereanimeerde varkensbrein (rechts).
En nu komt het zombiegedeelte. Hoewel de neuronen in leven werden gehouden, was er geen functionele activiteit op hoger niveau in de hersencircuits – dus tegelijkertijd levend én dood. Deze omslag van Frankenstein-achtige fictie naar non-fictie laat zien hoe neurowetenschap grote ethische vraagstukken van het filosofische naar het praktische niveau kan tillen.
De biotechnologie is echter niet beperkt tot zombievarkens; in principe werkt het met elk soort zoogdierbrein... inclusief dat van mensen! De doorbraak heeft een enorm potentieel om onze kennis over de werking van ons eigen brein te verbeteren. Tegelijkertijd lijkt het wel angstaanjagend dicht in de buurt te komen van het terugbrengen van de doden tot leven.
Een positiever nieuwsfeit is dat in 2019 ook een computersysteem werd ontwikkeld dat hersenactiviteit kan omzetten in gesynthetiseerde spraak. Het systeem werkt door de bewegingen van de spieren die bij spraak betrokken zijn te decoderen via zenuwimpulsen die worden geanalyseerd door middel van elektrofysiologische activiteit. De resultaten van een experiment aan de Universiteit van Californië in San Francisco toonden aan dat een prototypeversie, mits langzaam gesproken, met succes taal kon interpreteren aan de hand van spierzenuwsignalen.
De onderzoekers verwachten de biotechnologie te verbeteren tot een natuurlijke spreeksnelheidvan ongeveer 150 woorden per minuut. Dat is echter al opmerkelijk, aangezien alleen hersensignalen worden gemeten. In deze video wordt gedemonstreerd hoe patronen van hersenactiviteit in de somatosensorische cortex van de spreker, die vervolgens worden gedecodeerd tot bewegingen van het spraakkanaal, kunnen worden geïnterpreteerd als taal.
Veel wetenschappers hebben al eerder geprobeerd dit probleem op te lossen, maar zonder succes. Deze onderzoekers kozen voor een nieuwe aanpak door kunstmatige intelligentiemodellen te ontwikkelen voor het simuleren van spraakkanalen. De AI leerde zichzelf vervolgens aan de hand van een bibliotheek met gegevens uit spraakexperimenten en trainde zijn neurale netwerken om taal te kunnen decoderen aan de hand van vocale bewegingen. Deze ontwikkelingen zouden belangrijke stappen kunnen zijn in het simuleren van de menselijke biologie in computerprogramma's voor onderzoeksdoeleinden.
Vanuit medisch oogpunt kunnen veel patiënten met keel- of neurologische aandoeningen, zoals beroertes of verlammingen, hun spraakvermogen volledig verliezen. Deze neurotechnologie, in combinatie met een smartphone, zou mensen zonder spraakvermogen in staat kunnen stellen om in realtime en op een normale manier te praten, simpelweg door eraan te denken.
Omdat de gesimuleerde stem echter slechts een klein deel van de hersenactiviteit hoeft te lezen en de spraak naar vrijwel elke computer kan worden verzonden, zou iedereen in principe in stilte en onopvallend met iedereen kunnen communiceren die een smartphone en een koptelefoon heeft. Aangezien dit systeem tweewegcommunicatie mogelijk maakt, is het een letterlijke neurotechnologische oplossing voor menselijke telepathie. De mogelijkheden zijn eindeloos.
Vond je deze blog interessant? Bekijk dan ook onze andere blogs over de belangrijkste neurowetenschappelijke ontwikkelingen van 2017 en 2018.
5 baanbrekende neurowetenschappelijke ontdekkingen van 2018
7 belangrijke ontwikkelingen in de neurowetenschappen van 2017
Welkom bij de afdeling Onderzoek en Strategie van [bedrijfsnaam] in de snel veranderende wereld van vandaag.
Een op bewijs gebaseerde discussie over de vraag of activiteiten zoals kruiswoordpuzzels en Sudoku de hersengezondheid daadwerkelijk verbeteren, met een verduidelijking van wat ze wel en niet bevorderen, en waarom de voordelen vaak verkeerd worden begrepen.
Bekijk deze uitstekende inzichten over de rol van neurowetenschap in sportprestaties.
Ontdek de opmerkelijke neuroplasticiteit van je hersenen.
NeuroTracker is een van de meest onderzochte systemen voor cognitieve training en wordt wereldwijd gebruikt in de topsport, het leger en voor het verbeteren van menselijke prestaties. Het is gebaseerd op 20 jaar neurowetenschappelijk onderzoek.
.png)