Para ilmuwan mengirimkan informasi langsung ke otak tikus

Tikus belajar menafsirkan sinyal cahaya, semacam kode Morse saraf, sebagai informasi yang bermakna. “Ini adalah kosakata dengan potensi yang sangat besar”, yang dapat diterapkan secara langsung dalam bidang medis, kata penulis penelitian.

Menghubungkan perangkat elektronik ke otak manusia terdengar seperti fiksi ilmiah. Namun para peneliti di Northwestern University mewujudkannya: mereka menciptakan perangkat nirkabel yang mampu melakukan hal tersebut mengirimkan informasi langsung ke otakmenggunakan pola cahaya. Tidak ada kabel. Tidak ada operasi yang memotong jaringan otak. Hanya cahaya yang melewati tengkorak.

Perangkat baru ini tipis dan fleksibel, ditempatkan di tengkorak, di bawah kulit, dan mengeluarkan emisi rangkaian cahaya tertentu melalui tulang, mengaktifkan neuron yang dimodifikasi secara khusus di jaringan kortikal di bawahnya.

Para ilmuwan menyebut prosedur tersebut optogenetika transkranial. Ini jauh lebih tidak invasif dibandingkan implan otak tradisional dan dapat membuka jalan bagi neuroprostetik yang lebih baik. Pertanyaan besarnya adalah: apakah Anda membuat a persepsi buatan yang otentik Atau akankah itu hanya menjadi a Cara cerdik untuk melatih tikus?

Dalam pengujiannya, tikus belajar melakukannya menafsirkan sinyal cahaya ini sebagai informasi yang bermakna. Indra normal—penglihatan, pendengaran, dan sentuhan— tetap utuh sepenuhnya.

Namun hewan-hewan tersebut menyadari bahwa pola cahaya tertentu memiliki arti. Mereka belajar semacam kode Morse saraf — seperti lebah. Ketika mereka menerima pola yang benar, memilih pintu yang tepat di kamar mereka dan menerima hadiah.

Yang paling mengesankan adalah seberapa cepat mereka belajar. Tikus-tikus ini beradaptasi dengan stimulus baru yang sepenuhnya buatan dengan sangat cepat, kata penulis penelitian tersebut penyataan dari Universitas Northwestern.

HAI belajarditerbitkan minggu lalu di majalah Ilmu Saraf Alamdidasarkan pada pekerjaan sebelumnya oleh ahli neurobiologi Yevgenia Kozorovitsky dan pakar bioelektronik John A.Rogers.

Perangkat yang sebelumnya digunakan kedua peneliti tersebut hanya memiliki satu mikro-LED dan bisa mengendalikan perilaku terbatasS. Versi baru ini bahkan menyertakan 64 mikro-LED dalam satu matriks. Setiap LED lebih tipis dari rambut manusia — sebuah lompatan besar dalam kemampuan komunikasi, kata The Sains.

Pentingnya 64 lampu kecil

Pengalaman sensorik alami tidak hanya mengaktifkan satu titik di otak: pengalaman ini menerangi jaringan yang tersebar di seluruh korteks. Desain 64-LED yang digunakan dalam penelitian ini meniru pola alami ini.

Tim peneliti berhasil mengirimkan “urutan kompleks ke otak itu menyerupai aktivitas terdistribusi yang terjadi selama sensasi alami.

Menurut penulis pertama penelitian tersebut, Mingzheng Wukombinasi LED yang berbeda dibuat pola yang praktis tak terbatas. “Ini adalah kosa kata dengan potensi yang sangat besar”, peneliti menyoroti.

Aplikasi medis segera dilakukan. Bayangkan seseorang dengan kaki palsu. Perangkat ini bisa mengirimkan umpan balik sensorik langsung ke otakmenciptakan sensasi sentuhan atau tekanan buatan.

Perangkat itu bisa membantu memulihkan penglihatan atau pendengarandan bahkan mengendalikan nyeri kronis tanpa menggunakan obat-obatan. Rehabilitasi stroke dan pengendalian anggota tubuh robotik juga dapat memberikan manfaat.

Bagi Yevgenia Kozorovitskiy, penelitian ini menjawab pertanyaan mendasar tentang persepsi. “Otak kita terus-menerus mengubah aktivitas listrik menjadi pengalaman, dan teknologi ini memungkinkan kita melakukannya langsung mengakses proses ini“, keluar ke peneliti.

Wawasan nyata atau hanya pelatihan yang bagus?

Sekarang, pertanyaan-pertanyaan sulit: Tikus ini sebenarnya mengalami “persepsi buatan” atau mereka membatasi diri untuk belajar bahwa pola cahaya sama dengan hadiah?

Para peneliti melatih tikus untuk mengasosiasikan pola rangsangan di empat wilayah dengan suatu camilan. Ini pengondisian klasik. Hewan-hewan tersebut memilih pintu yang benar dan menerima hadiahnya. “Menerima pesannya”kata Wu.

Perbedaan ini pentingDan. Dapatkah cahaya berpola benar-benar menggantikan perasaan menyentuh sesuatu atau melihat bayangan? Atau apakah otak saja menafsirkan ini sebagai simbol abstrak Apa yang dimaksud dengan “ada pahala di sini”? Ini adalah perbedaan yang krusial.

apa yang akan terjadi ketika pola menjadi lebih kompleks? Tim mengaku masih harus melakukan uji coba berapa banyak pola yang berbeda otak benar-benar bisa belajar. Versi masa depan, dengan lebih banyak LED dan jarak yang lebih rapat, mungkin lebih mendekati nuansa alami. Tapi kita belum sampai di sana.

Tetap saja, apakah persepsi sebenarnya atau hanya pengkondisian tingkat lanjut, perangkatnya menciptakan jenis komunikasi yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini kira-kira seukuran prangko, dan bekerja sebagai penerjemah saraf.

Satu hari, Penerjemah ini akan mampu “berbicara” dengan lancartidak hanya dalam kode sederhana, namun dalam bahasa kompleks dari pengalaman manusia nyata. Untuk saat ini, dia sedang mengajari tikus untuk memahami pola cahaya. Ini adalah langkah awal yang solid.