Welkom bij de onderzoeks- en strategiediensten in het snelle tempo van vandaag.
Omdat de doorbraken sneller komen dan op enig ander wetenschapsgebied, is er de afgelopen jaren veel gebeurd in de neurowetenschappen. Hier zijn 22 werkelijk verbluffende neurowetenschappelijke onderzoeken die onze vooroordelen over wie we zijn, of wie we zouden kunnen zijn, uitdagen.
Eerder dit jaar ontwikkelden MIT-wetenschappers een nieuwe techniek om structurele mapping (hersenanatomie) te combineren met functionele mapping (hoe de hersenen zich gedragen) - de eerste keer dat dit op de juiste manier is gelukt. Bovendien is dit gedaan bij levende muizen, waarbij de mapping in realtime over de hersengebieden van muizen is uitgevoerd. Deze video geeft een idee van hoe fascinerend het is om de koppeling van hersenstructuren en live-activiteit te zien veranderen als reactie op het feit dat een muis verschillende beelden te zien krijgt.
De voorhoedetechniek combineert drie-fotonenmicroscopie THG retinotopische mapping , waardoor activiteit via elektrische handtekeningen door diep hersenweefsel kan worden waargenomen.
Het biedt ook een verbluffende resolutie, waardoor individuele neuronen en hun substructuren kunnen worden bestudeerd, evenals fijne bloedvaten en myeline – een soort isolator waarvan bekend is dat het een kritische factor is in de verwerkingssnelheid van de hersenen.
Deze studie concentreerde zich op de visuele centra van de hersenen, maar dezelfde methode kan worden gebruikt om andere regio's te bestuderen. Het belooft een krachtig hulpmiddel te worden voor het begrijpen van verschillen in gezonde en zieke hersentoestanden, en ook voor hoe de hersenen reageren op stimulatie uit de omgeving.
Stanford University maakte een belangrijke doorbraak met een nieuwe bifocale microscopietechniek genaamd COSMOS . Hun werk legde films vast van neurale activiteit in de hele hersenschors van het brein van een muis.
Deze signalen werden geregistreerd door de hersenen feitelijk vanuit drie verschillende hoeken te filmen en vervolgens op computergestuurde wijze signalen te extraheren om een live video te verkrijgen van macroscopische activiteit over de linker- en rechterhersenhelft. Hier is een voorbeeld waarin je letterlijk de opmerkelijke elektrische storm van een echt brein in actie ziet.
Terwijl de cortex complexe cognitieve functies op een hoger niveau afhandelt, kunnen mysterieuzere gedragingen zoals besluitvormingsprocessen nu op een mondiale manier worden ontrafeld. Bijvoorbeeld voor het begrijpen van de relatie tussen beslissingen die afhankelijk zijn van zintuiglijke waarneming en motorische functies (denk na over wat er komt kijken bij het beslissen op welke manier je een tegemoetkomende auto moet ontwijken).
De onderzoekers verwachten ook dat COSMOS een goedkope methode zal zijn om de effecten van psychiatrische medicijnen te screenen, zodat ze functioneel effectiever kunnen worden ontwikkeld.
vorige blog hebben besproken , kwam een grote doorbraak voor het Deep Mind tot stand door het nabootsen van de neocorticale kolommen van de menselijke geest. Dit leidde tot een enorm toegenomen intelligentie met een fractie van de rekenkracht. Als gevolg hiervan heeft deze door mensen gemodelleerde AI nu 's werelds beste schaak-, Go- en vervolgens eSports-spelers overtroffen in hun eigen spellen.
Hoewel het nog niet volledig wordt begrepen, vervult slaap een cruciale functie voor de hersenen van zoogdieren en mensen, waarbij ernstige problemen optreden wanneer er van slaapgebrek . Dit jaar ontdekte het Los Alamos National Laboratory dat de steeds groter wordende computernetwerken van AI-systemen ook last hebben van een soort slaaptekort, waardoor ze onstabiel worden als ze gedurende lange perioden zonder rustpauzes presteren. Maar toen we het in een netwerktoestand brachten die vergelijkbaar was met de hersengolven die we tijdens de slaap ervaren, werden de optimale prestaties hersteld.
Dit klinkt misschien niet zo belangrijk, maar de vooruitgang op het gebied van AI zal waarschijnlijk de manier waarop we ons leven lang leiden veranderen. De bevindingen duiden er ook op dat de samensmeltende disciplines van de neurowetenschappen en AI een nieuw tijdperk van superslimme computers zouden kunnen opleveren.
Een minuscuul hersenapparaat is gebruikt om de kwaliteit van leven te verbeteren van patiënten met ernstige verlamming van de bovenste ledematen veroorzaakt door motorneuronziekte. Deze proef, uitgevoerd aan de Universiteit van Melbourne, implanteerde de nieuwe microtechnologie in de hersenen van de deelnemers.
Het apparaat genaamd Stentrode™ werd via een kijkoperatie in de nek ingebracht en van daaruit via bloedvaten naar de motorische cortex verplaatst. Deze minimaal invasieve methode vermijdt de bijbehorende risico's en herstelcomplicaties van open hersenchirurgie.
Het implantaat maakt gebruik van draadloze technologie om specifieke neuronale activiteit door te geven aan een computer, waar deze wordt omgezet in acties op basis van de intenties van de patiënt. Verbazingwekkend genoeg stelde deze kleine chip de patiënten in staat acties uit te voeren zoals klikken en zoomen, en schrijven met een nauwkeurigheid van 93%, waardoor ze dingen konden doen die wij als vanzelfsprekend beschouwen, zoals sms'en, e-mailen en online winkelen.
Het staat nog in de kinderschoenen, maar de minimaal invasieve aard van de behandeling toont het grote potentieel aan van micro-neurotechnologieën om mensen met allerlei cognitieve stoornissen te helpen.
In 2018 meldden we dat wetenschappers leerden hoe ze stamcellen konden herprogrammeren tot specifieke neuronen. Dit jaar hebben onderzoekers van vier verschillende Amerikaanse universiteiten een grotere stap gezet in de richting van de heilige graal van levensverlenging. Door genennetwerken te identificeren die de cellulaire regeneratie reguleren, zijn ze in staat geweest normale cellen te manipuleren om in voorlopercellen te veranderen , die in elk celtype kunnen veranderen om stervende cellen te vervangen.
Hun proof of concept werd uitgevoerd met de gliacellen van zebravissen, waarbij ze effectief werden omgezet in stamcellen die vervolgens beschadigde netvliescellen detecteerden en herstelden om het verminderde gezichtsvermogen te herstellen.
Celdood, of apoptose , speelt een grote rol in de onvermijdelijke natuurlijke veroudering bij mensen. De onderzoekers geloven dat het proces voor het regenereren van neuronen in de hersenen vergelijkbaar zal zijn. Als dit lukt, zal het enorme gevolgen hebben voor aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, waarbij grote delen van de hersenen verloren kunnen gaan door de dood van neuronen. Het kan ook een rol spelen bij het voorkomen van de vele bijwerkingen van natuurlijke veroudering in de hersenen, zodat we langer en gezonder in topvorm kunnen leven tot op hoge leeftijd.
In plaats van stervende cellen te vervangen, hebben wetenschappers van de Universiteit van Heidelberg sleutelprocessen geïdentificeerd die betrokken zijn bij de dood van hersencellen, genaamd neurodegeneratie . Het betrof het blootleggen van het proces waardoor de opname van cellulair glutamaat celdood bij gezonde mensen voorkomt, maar toch inactief wordt bij een ziekte zoals een beroerte, waarbij de zuurstoftoevoer naar hersencellen beperkt wordt.
In feite leidt dit ertoe dat cellen zichzelf doden, simpelweg omdat ze niet de juiste chemische signalen krijgen om hen te vertellen dat ze in leven moeten blijven. De onderzoekers ontwikkelden vervolgens een speciale klasse remmers die kunnen ingrijpen en het cellulaire ‘doodcomplex’ kunnen deactiveren voordat het zich voordoet.
zeer effectief te zijn in het beschermen van zenuwcellen, wat hopelijk leidt tot een nieuwe klasse van behandelingsopties voor neurodegeneratieve ziekten.
Onderzoekers van de Universiteit van Aarhus hebben geavanceerde PET- en MRI-beeldvormingstechnieken gebruikt om aan te tonen dat de ziekte van Parkinson feitelijk een van twee verschillende varianten van de ziekte .
In één variant begint de ziekte in de darmen en verspreidt zich vervolgens via neurale verbindingen naar de hersenen. Bij de andere begint het in de hersenen en verplaatst zich vervolgens naar de darmen en andere organen. Deze video geeft een mooi overzicht.
Hoewel het niet curatief is, is het een belangrijke stap in de goede richting om preventieve maatregelen in een vroeg stadium te kunnen identificeren. Het kan bijvoorbeeld leiden tot behandelingen die voorkomen dat de ziekte überhaupt in de hersenen terechtkomt, waar de effecten na verloop van tijd invaliderend worden. Het is ook een ander sleutelstuk in de puzzel van de krachtige symbiose tussen onze darmen en onze geest, wetenschappelijk bekend als de darm-hersen-as .
nieuw type AI-algoritme ontwikkeld dat verschillende soorten hersenletsel kan detecteren, differentiëren en identificeren op basis van topografische CT-scangegevens.
CT-scans verzamelen een enorme hoeveelheid gegevens die experts uren kunnen kosten om te analyseren, en dit moet de collectieve evaluatie van meerdere scans in de loop van de tijd omvatten om hersteltrajecten of ziekteprogressie te volgen. Deze nieuwe AI-tool lijkt dergelijke veranderingen beter te detecteren dan menselijke experts, en is bovendien veel sneller en goedkoper.
Uit hun onderzoek bleek bijvoorbeeld dat de software zeer effectief is in het automatisch kwantificeren van de progressie van meerdere soorten hersenletsels, waardoor kan worden voorspeld welke laesies groter zouden worden. De innovatieve toepassing van dit soort AI ter ondersteuning van menselijke analyses zal waarschijnlijk de eerste van vele zijn die de medische diagnostiek op kosteneffectieve manieren zullen transformeren.
Super-agers zijn individuen wier cognitieve vaardigheden ver boven die van hun leeftijdsgenoten liggen, en die tot ver in de zeventig en tachtig hun jeugdige mentale vermogens behouden. Tot nu toe werd het geheim van het behouden van hun piekvorm weinig begrepen.
Universitair Ziekenhuis Keulen en het Onderzoekscentrum Jülich hebben een belangrijk verschil in hun biologie . Met behulp van PET-scans onthulden ze dat super-agers een aanzienlijk verhoogde weerstand tegen tau- en amyloïde-eiwitten . Tot de afgelopen jaren bleken deze eiwitten moeilijk te bestuderen.
Super-agers hebben ook lagere niveaus van tau- en amyloïdepathologie, wat op zijn beurt bij de meeste mensen op latere leeftijd tot verschillende soorten neurodegeneratie leidt. Er is nu vastgesteld dat verminderde weerstand tegen tau- en amyloïdeaccumulatie een primaire biologische factor is voor het verlies van de hoogste cognitieve vorm.
Nieuw onderzoek kan zich op deze processen concentreren om manieren te vinden om mentale achteruitgang in het algemeen te genezen, en om therapieën te helpen ontwikkelen ter bescherming tegen vormen van dementie die al voorkomen.
Een onderzoeksteam van de Universiteit van Californië in San Francisco heeft met succes een methode ontwikkeld die gebruik maakt van diepe hersenstimulatie (DBS) om depressieve symptomen adaptief te behandelen, alleen wanneer ze zich voordoen. Diepe hersenstimulatie omvat het implanteren van elektroden in de hersenen om elektrische stromen te leveren om de hersenactiviteit te veranderen.
Eerdere onderzoeken hebben beperkt succes gehad bij de behandeling van depressie met DBS, omdat apparaten slechts in één deel van de hersenen constante elektrische stimulatie konden leveren. Depressie kan echter verschillende delen van de hersenen beïnvloeden, en de neurale kenmerken van depressie kunnen onvoorspelbaar stijgen en dalen.
Met als doel een pacemaker voor de hersenen te creëren, hebben de wetenschappers een nieuwe neurale biomarker gedecodeerd. Dit specifieke patroon van hersenactiviteit voorspelt effectief het begin van symptomen. Met deze kennis heeft het team een nieuwe DBS-technologie aangepast die alleen wordt geactiveerd wanneer en waar het dat patroon herkent.
Het type automatische therapie op aanvraag is indrukwekkend omdat de functionele reacties uniek zijn voor zowel de hersenen van de patiënt als het neurale circuit dat de ziekte veroorzaakt. In de eerste proef werd deze aangepaste DBS-methode getest bij een patiënt die aan een ernstige depressie leed en met vlag en wimpel geslaagd. Vrijwel onmiddellijk werden de symptomen van de patiënt verlicht, en dit bleef op de lange termijn het geval.
In het COVID-tijdperk, waarin angst en geestelijke gezondheidsproblemen steeds vaker voorkomen, zou deze aanpak voor honderden miljoenen mensen een medicijnvrije therapie van onschatbare waarde kunnen zijn.
Net als lichtgolven kunnen mensen slechts een relatief klein spectrum waarnemen van de geluidsgolven die om ons heen reizen. Normaal gesproken kunnen we alleen frequenties tussen 20 Hz en 20.000 Hz waarnemen, daarbuiten wordt dit als ultrasoon beschouwd. Dit is het frequentiebereik waarin dieren zoals vleermuizen opereren, en ook wat wordt gebruikt bij medische ultrageluidscans.
Een nieuwe methode die gebruik maakt van geavanceerde technologie is ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Aalto en heeft geleid tot een apparaat dat mensen in feite gehoor geeft op vleermuisniveau . Dit omvat niet alleen het vermogen om frequenties tot ver boven de 20.000 Hz te horen, maar ook om de richting en afstand van de geluidsbronnen te onderscheiden. Voor biologen stelt het mensen bijvoorbeeld in staat om anders sluipende vleermuizen tijdens de vlucht te volgen en hun posities te lokaliseren.
Het werkt door echografie op te nemen via een bolvormige microfoonarray, die ultrasone geluiden detecteert en een computer gebruikt om de toonhoogte naar hoorbare frequenties te vertalen. Vervolgens speelt het de geconverteerde geluidsgolven in realtime af via een hoofdtelefoon. Het kunnen waarnemen van normaal onhoorbare geluiden zou waardevolle industriële toepassingen kunnen hebben, bijvoorbeeld het kunnen horen en lokaliseren van anderszins stille gaslekken.
Hoewel de neurowetenschappen een relatief jong en snelgroeiend wetenschapsdomein is, is kunstmatige intelligentie (AI) zowel veel nieuwer als sneller groeiend. Het potentieel van het combineren van deze twee wetenschapsgebieden is onthuld door onderzoekers van MIT .
Met behulp van machinaal leren hebben ze ontdekt dat kunstmatige neurale netwerken in slechts een paar minuten zelf kunnen leren ruiken, waarbij ze feitelijk de reukcircuits in de hersenen van zoogdieren nabootsen. Dit is diepgaand omdat het algoritme dat aan het werk werd gezet geen kennis had van de miljoenen jaren evolutie die nodig was om biologisch geur te ontwikkelen.
Maar verbazingwekkend genoeg repliceerde het kunstmatige neurale netwerk de biologische geuractiviteit zo nauwkeurig dat het onthulde dat het reuknetwerk van de hersenen wiskundig geoptimaliseerd is voor zijn functie.
Deze nauwkeurige nabootsing van de natuurlijke structuur van circuits in de hersenen door onafhankelijk machinaal leren kan een nieuw tijdperk inluiden, waarin AI ons de innerlijke geheimen van de biologische evolutie leert. Reukzin is het uitgangspunt in 2021, maar wie weet waar dit toe kan leiden…
Onderzoekers van UC San Francisco hebben een nieuw soort spraak-neuroprothese voor patiënten met verlammingen waardoor ze niet kunnen praten. De methode werd met succes gedemonstreerd bij een man met een ernstig beschadigde hersenstam, waardoor het hele lichaam verlamd raakte.
Enigszins opmerkelijk werkt het door spraakgerelateerde hersensignalen te detecteren die de stembanden aansturen. Wanneer we spreken, hebben de stembanden complexe motorische instructies nodig om de grote verscheidenheid aan geluiden die we gebruiken tijdens gesprekken te kunnen articuleren. Zelfs als je niet kunt bewegen, kunnen deze signalen nog steeds vanuit de hersenen worden verzonden.
Met behulp van hersenopnames van epilepsiepatiënten ontwikkelden de wetenschappers een methode voor het realtime decoderen van instructies aan de stemspieren in woorden. Uit deze neurale patronen konden ze op betrouwbare wijze vijftig verschillende veelvoorkomende woorden onderscheiden wanneer de patiënt ze dacht.
Het enige dat nodig was, was dat de patiënt een elektrode-array met hoge dichtheid droeg om neurale activiteit vast te leggen en vast te leggen, die signalen van de spraakmotorische cortex registreerde. Hierdoor konden 18 woorden per minuut worden vertaald met een nauwkeurigheid van 93%. Het voordeel voor de patiënt was dat hij gewoon moest doen alsof hij echt sprak en dat hij honderden verschillende zinnen kon overbrengen uit de woordenschat van 50 woorden.
Hoewel deze doorbraak beperkt lijkt tot verlamde patiënten, ondergaan we elke nacht verlamming als we dromen (tenzij we slaapwandelen). Als deze aanpak voldoende wordt ontwikkeld, kan deze aanpak bijvoorbeeld de weg vrijmaken voor het vertalen van onze gedachten terwijl we slapen!
Technisch gezien 'hersenorganoïden' genoemd, kunnen minihersenen worden gekweekt uit geïnduceerde pluripotente stamcellen . Deze stamcellen kunnen uit de huid of het bloed van een persoon worden gehaald en kunnen in elk type cel veranderen. Het voordeel is dat celstructuren die normaal gesproken zeer moeilijk toegankelijk zijn, in principe kunnen worden gekweekt en geïsoleerd voor onderzoek. Dit is vooral relevant voor de hersenen, maar eerdere minihersenen hadden beperkte functionele structuren.
De doorbraak van dit jaar door wetenschappers van de UCLA heeft de structurele complexiteit gekatapulteerd door aggregaten van organoïden te laten groeien om complexe driedimensionale hersenstructuren te vormen. De onderzoekers namen stamcellen van patiënten met het Rett-syndroom (een aandoening met epileptische aanvallen) en waren in staat minihersenen te laten groeien met een functionele activiteit die vergelijkbaar is met delen van menselijke hersenen. Dit betekende dat ze veilig en met succes patronen van elektrische activiteit konden observeren die lijken op het begin van aanvallen.
Dit onderzoek laat voor het eerst zien dat sommige aspecten van de hersenfunctie in het laboratorium kunnen worden geïsoleerd en bestudeerd tot op het niveau van individuele levende cellen. Het belangrijkste voordeel is dat deze minihersenen kunnen worden gekweekt om aspecten van zowel normale als zieke hersenfuncties te repliceren, en om medicijnen en behandelingen te testen zonder risico's voor mens of dier.
De schaal van het menselijk brein is enorm, dus er zijn nog steeds duidelijke beperkingen in termen van de complexiteit van hersenstructuren die kunnen worden bestudeerd, maar dit opkomende domein van de neurowetenschappen heeft duidelijk een sciencefictionachtig potentieel.
Met de exponentiële groei van de rekenkracht van de afgelopen decennia zijn microchips elk jaar steeds kleiner geworden. Op technologie gerichte neurowetenschappers van de Brown University hebben nu een draadloze computer ontwikkeld die zo klein is dat hij gemakkelijk door het menselijk oog kan worden gemist. Ze worden ‘neurograins’ genoemd – omdat ze ongeveer zo groot zijn als een zoutkorrel – en zijn ontwikkeld om de hersenactiviteit te volgen en te monitoren.
Deze ultrakleine computers kunnen de elektrische activiteit van nabijgelegen neuronen registreren en hun gegevens draadloos verzenden. Het doel was om een nieuw type brain-computer interface (BCI)-systeem te ontwikkelen, waarbij een netwerk van minisensoren gezamenlijk betekenisvolle aspecten van hersenactiviteit kan volgen en de informatie naar een nabijgelegen hub kan sturen.
In een proof-of-concept-experiment hebben de onderzoekers een netwerk ingezet om de neurale activiteit van een knaagdier met veel grotere nauwkeurigheid te registreren dan ooit tevoren. Het vastleggen van hersensignalen in ongekend detail bevindt zich nog in de beginfase, maar de technologische doorbraak belooft veel voor de mogelijkheid om hersengolven om te zetten in nuttige acties uit de echte wereld, zonder enige fysieke inspanning.
Dit jaar is een nieuw type micro-elektrode-array gebruikt om via een visuele prothese een vorm van kunstmatig zicht te creëren. Wetenschappers van de Universiteit van Utah van het John A. Moran Eye Center hebben het apparaat gebouwd om neuronale activiteit in de visuele cortex te registreren en te stimuleren.
De array wordt in het oog geïmplanteerd en ontvangt visuele informatie via een bril met daarin een kleine videocamera, waarbij de gegevens worden verwerkt door gespecialiseerde software. Het apparaat activeert vervolgens retinale neuronen om fosfenen te produceren, alsof ze lichtpunten ontvangen. Hierdoor kunnen basisbeelden van lijnen en vormen door de geest worden waargenomen.
Deze methode, die werd uitgeprobeerd bij een volledig blinde patiënt, bleek effectief en bracht geen complicaties met zich mee als gevolg van de operatie of de neuronale stimulatie. In deze eerste test werd slechts één array gebruikt. Het volgende doel is echter om zeven tot tien arrays te gebruiken om meer gedetailleerde beelden te leveren waarmee blinde mensen daadwerkelijk visueel door de wereld kunnen navigeren.
Onderzoekers van de Northwestern University hebben een nieuwe klasse 'dansende moleculen' toegepast om weefsel bij ernstige verwondingen aan het ruggenmerg te herstellen en verlammingen met succes ongedaan te maken . Het dansgedeelte omvat het manipuleren van de beweging van deze moleculen, zodat ze zich een weg kunnen banen naar normaal gesproken onmogelijk bereikbare cellulaire receptoren, om hen ertoe aan te zetten zenuwweefsel te repareren.
Deze ogenschijnlijk magische moleculen werken door trapsgewijze signalen uit te zenden, waardoor axonen worden gestimuleerd om te regenereren en neuronen te helpen overleven na een verwonding door de geboorte van een verscheidenheid aan nieuwe celtypen aan te moedigen. Dit ondersteunt op zijn beurt de hergroei van verloren bloedvaten die nodig zijn voor cellulaire genezing.
Getest bij muizen, leidde slechts een enkele injectie van de moleculaire therapie ertoe dat de verlamde muizen binnen vier weken weer konden lopen. Enigszins handig, 12 weken later (ruim nadat het herstel voltooid is), worden de materialen zonder enige bijwerkingen biologisch afgebroken tot voedingsstoffen voor de cellen, waardoor ze op natuurlijke wijze uit het lichaam verdwijnen.
Virtual Reality (VR) wordt al tientallen jaren door psychofysici gebruikt om te onderzoeken hoe we zintuiglijke informatie waarnemen. Dit jaar ontwikkelden onderzoekers van de Universiteit van Basel, de oudste universiteit van Zwitserland, een virtual reality-applicatie om hoogtefobieën daadwerkelijk te behandelen .
genaamd Easyheights , biedt belichtingstherapie met behulp van 360°-beelden van echte locaties. Met het dragen van een VR-headset staan gebruikers op een platform dat één meter boven de grond begint en vervolgens geleidelijk stijgt naarmate de gebruiker aan elk hoogteniveau acclimatiseert. Het werkt door de zintuiglijke blootstelling aan hoogte te vergroten zonder het niveau van angst te verhogen.
Een klinische proef heeft de werkzaamheid van deze meeslepende behandelvorm aangetoond, waardoor de fobie in situaties op echte hoogte aanzienlijk afneemt. De voordelen werden ervaren met slechts vier uur thuistraining. Deze ontdekking laat zien hoe het combineren van neurowetenschappelijke kennis met de huidige technologieën de levenskwaliteit van mensen klinisch kan verbeteren op manieren die gemakkelijk toegankelijk zijn.
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.
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.
