Welkom bij de onderzoeks- en strategiediensten in het snelle tempo van vandaag.
Omdat de vooruitgang sneller gaat dan op enig ander wetenschapsgebied, is er in 2019 veel gebeurd in de neurowetenschappen. Hier zijn drie werkelijk verbluffende gebieden van neurowetenschappelijk onderzoek die onze vooroordelen over wie we zijn, of wie we zouden kunnen zijn, ter discussie stellen.
Op dit moment bouwen neurowetenschappers van het Max Planck Instituut voor Evolutionaire Antropologie letterlijk ‘miniatuurhersenen’ die genetisch zijn geënt met meerdere versies van Neanderthaler DNA. Met behulp van de bottom-up futuristische biotechnologie die bekend staat als CRISPR minihersenen ter grootte van een linze clusters van levende neuronen bevatten die zijn gegroeid uit stamcellen en echte hersenactiviteit uitvoeren.
Hoewel ze te klein zullen zijn om enig complex gedrag zoals communicatie te omvatten, wordt verwacht dat ze verschillen zullen onthullen in fundamentele hersenactiviteit die Neanderthalers mogelijk hadden. Op deze manier biedt de genetica een soort historische telescoop voor de neurowetenschappen, waardoor ze in de werking van oude hersenen kan kijken. Dit alles op basis van DNA dat al tienduizenden jaren in botfragmenten is bewaard.
En als je denkt dat dit zoiets simpels is als een paar cellen in een petrischaaltje... denk dan nog eens goed na. De Duitse onderzoekers zijn van plan de mini-hersenen van de Neanderthalers aan robots te koppelen, om de gedragsresultaten te observeren. Nog ambitieuzer dan het plot van een futuristische sci-fi-film, als het succesvol is, verbijstert de geest gewoon wat er de komende jaren mogelijk zal zijn – Neanderthaler robothuishoudsters iemand?!
Een van de grootste uitdagingen waarmee neurowetenschappers worden geconfronteerd, is dat het erg moeilijk is om levende hersenen te bestuderen. Zelfs als de hersenen onlangs zijn overleden, ontbinden neuronen snel in de uren na de dood, waarbij ze letterlijk uiteenvallen. Om deze uitdaging aan te pakken, creëerden enthousiaste neurowetenschappers van de Yale University een vooruitstrevende biotech genaamd BrainEx . Dit hightech ondersteuningssysteem is ontworpen om hersencellen in leven te houden, net zoals haar en vingernagels na de dood blijven groeien.
De onderzoekers testten de technologie en gebruikten BrainEx om de synaptische activiteit en de bloedsomloop te herstellen naar de hersenen van varkens die al vier uur dood waren. De hersenen waren uit het varken verwijderd en nieuw leven ingeblazen met een kunstmatige bloedtoevoer met behulp van een gepatenteerd mengsel van beschermende, stabiliserende en contrastmiddelen. Dit vond plaats net voordat de vernietiging van cellulaire en moleculaire functies begon plaats te vinden. De onderstaande afbeelding toont het verschil tussen normaal desintegrerende varkenshersenen 10 uur na de dood (links) en gezond uitziende cellen in de nieuw leven ingeblazen varkenshersenen (rechts).
Hier komt het zombiegedeelte. Hoewel de neuronen levend en actief werden gehouden, was er geen functionele activiteit op een hoger niveau in de hersencircuits – dus levend en dood tegelijk. Deze omslag van Frankenstein-achtige fictie naar non-fictie laat zien hoe de neurowetenschap grote ethische vragen kan veranderen van filosofisch naar praktisch.
De biotechnologie beperkt zich echter niet tot zombievarkens; in principe werkt het met alle soorten hersenen van zoogdieren... inclusief mensen! De doorbraak heeft een enorm potentieel voor het verbeteren van onze praktische kennis van hoe onze eigen geest werkt. Tegelijkertijd lijkt het zenuwslopend dicht bij het weer tot leven brengen van de doden.
Een meer inspirerende noot was dat 2019 ook de ontwikkeling zag van een computersysteem dat hersenactiviteit kan vertalen in gesynthetiseerde spraak. Het werkt door het decoderen van de bewegingen van spieren die betrokken zijn bij spraak 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 met succes taal kon interpreteren via spierzenuwsignalen, als hij langzaam sprak.
De onderzoekers verwachten de biotech te kunnen verbeteren naar natuurlijke spraaksnelheden , die rond de 150 woorden per minuut liggen. Toch is het al opmerkelijk als je bedenkt dat alleen hersensignalen worden gemeten. Hier is een video die laat zien hoe patronen van hersenactiviteit uit de somatosensorische cortex van de spreker, gedecodeerd in bewegingen van het stemkanaal, vervolgens als taal kunnen worden geïnterpreteerd.
Veel wetenschappers hebben al eerder geprobeerd dit probleem op te lossen, maar zijn daar niet in geslaagd. Deze onderzoekers kozen voor een frisse aanpak door modellen voor kunstmatige intelligentie te creëren voor het bouwen van simulaties van stemkanalen. In feite leerde de AI zichzelf vervolgens uit een bibliotheek met gegevens over spraakexperimenten en trainde hij zijn neurale netwerken om taal uit vocale bewegingen te kunnen decoderen. Deze ontwikkelingen kunnen belangrijke stappen zijn in het simuleren van de menselijke biologie in computerprogramma's voor onderzoeksdoeleinden.
Vanuit medisch perspectief kunnen veel patiënten met keel- of neurologische aandoeningen, zoals beroertes of verlamming, hun spraakvermogen volledig verliezen. Deze neurotechnologie, gecombineerd met een smartphone, zou ervoor kunnen zorgen dat stemlozen normaal en in realtime kunnen praten, op een dagelijkse basis, simpelweg door na te denken over spreken.
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, kan mogelijk iedereen stil en heimelijk communiceren met iedereen met een smartphone en een koptelefoon. Omdat dat systeem tweerichtingsverkeer zou kunnen zijn, vertegenwoordigt het een letterlijke neurotech-oplossing voor menselijke telepathie. De mogelijkheden zijn eindeloos.
Als je deze blog leuk vond, bekijk dan ook onze andere blogs over de top neurowetenschappen van 2017 en 2018.
5 doorbraken in de neurowetenschappen van 2018
7 belangrijke ontwikkelingen in de neurowetenschappen van 2017
Welkom bij de onderzoeks- en strategiediensten in het snelle tempo van vandaag.
Hier zijn enkele fascinerende neurowetenschappelijke bevindingen over het menselijk brein die u misschien nog niet kent.
Een diversiteit aan NeuroTracker-onderzoeksbenaderingen heeft geleid tot een aantal fascinerende inzichten over hoe de hersenen de menselijke prestaties en welzijn beïnvloeden
Krijg een overzicht van de tests die zijn ontworpen om te decoderen hoe uw grijze massa functioneert.
Het #1 meest wetenschappelijk gevalideerde cognitieve trainingssysteem ter wereld. Gebouwd op 20 jaar neurowetenschappelijk onderzoek door toonaangevende autoriteiten in hun vakgebied. Verbeter uw hersenen en prestaties.
