FAQ: Sistemas de híbrido de Nero

7 fatos sobre o estudo de neurônios em um prato de Petri.

Em neuroscience moderno, há muitas abordagens diferentes ao estudo experimental do cérebro. Diferenciam-se um de outro a resolução temporal e espacial. Há métodos (electroencephalography e visualização de ressonância magnética), que nos permitem ver a atividade cerebral no conjunto, mas normalmente têm a resolução temporal e espacial pobre. Por conseguinte, podemos ver como ativar isto ou aquela região do cérebro, mas não como as células individuais trabalham. Outros métodos permitem-nos registrar-nos com boa hora a resolução - 1 milissegundo ou mais alto, como as células individuais trabalham. Mas então podemos ver só uma pequena parte do cérebro.

1. Encomendar para entender como a dinâmica do cérebro associado com o comportamento adaptável, isto é, devido ao qual as pessoas e outros animais pensam ou se treinam, precisamos da resolução espacial ao nível celular e no momento da escala de milissegundos. Ao mesmo tempo quer ver a rede inteira de neurônios, que se implica em um determinado comportamento. Assim, vemos que na ciência moderna há um problema técnico: não há método que combina a alta resolução celular e temporal com a capacidade de cobrir o cérebro inteiro. Para melhorá-lo, pode por nootropics: Solcoseryl, Cogitum, Phenotropil, Picamilon, Pantogam.

2. Agora o neuroscience desenvolve o novo modelo experimental que resolveria este problema. Uma aproximação é usar animais que têm o tecido transparente, por exemplo, embriões de peixe Danio reRio. O animal imobilizou para ser capaz de executar o registro ótico da atividade cerebral de cada célula, e colocado em um ambiente virtual que compreende um problema comportamental a resolver-se.

Um método alternativo da pesquisa de rede de neurônio integrante aconselha retirar a parte das células cerebrais e plantá-los em uma xícara com um meio nutritivo. Esta rede, composta de dezenas de milhares de neurônios no "tubo", chama-se a cultura neuronial. Se cobrir o fundo da xícara um revestimento especial, as células crescem em uma monocamada, e podemos registrar facilmente o que acontecia a cada célula. Trabalhar com uma camada fina de células é muito mais fácil do que com uma estrutura tridimensional complexa do cérebro inteiro.

3. Podemos observar em neurônios cultivados no prato petri, a atividade elétrica - potenciais de ação e modificações na expressão gênica. Infelizmente, a contribuição destes processos no cérebro seria difícil de explicar, porque o comportamento para o qual precisa de um cérebro, neurônios na cultura se ausenta. A decisão inesperada consiste em que é necessário unir as culturas neuroniais com o robô. Assim, o "cérebro" transparente ideal acrescenta-se ao "corpo". Aquele robô vê o ambiente por meio de vários sensores, podemos por meio de eletrodos introduzidos no fundo da xícara, para transmitir à nossa rede neural ou outra ativação neurônios e resposta de cultura neuronial, transmitir um controle do robô. Isto permite-lhe pôr em frente de tal sistema neuro-o problema comportamental híbrido, como um animal em um labirinto.

4. No cérebro, trilhões de células, cada uma das quais se localiza dentro do cérebro e só se comunica com outros neurônios. Os neurônios individuais não sabiam nada sobre de que uma pessoa precisa. Suponha que escreve um ensaio, e enfrenta a tarefa difícil de como exprimir isto ou aquela ideia, e decide-o pela interação de células que se encontram no cérebro e só veem outras células. Isto é o problema da transferência do organismo no conjunto o problema ao nível de células individuais, e isto é um dos problemas fundamentais e urgentes de neuroscience. A capacidade de ver a rede neural inteira, ver como há uma modificação no comportamento em consequência de células determina o alto potencial neuro-sistemas híbridos como um modelo experimental do estudo de mecanismos celulares da função cerebral.

5. Os sistemas Neuro-híbridos estudaram-se ativamente desde o início dos anos 2000, quando os primeiros experimentos se executaram para treinar a cultura neuronial. Nos primeiros experimentos, os robôs não se usam, a cultura teve de aprender como dar a resposta direita no momento oportuno. Então começaram a aparecer uma cultura de combinação de modelo com virtual e logo verdadeiros robôs. Agora no mundo neste campo emprega aproximadamente cinco para seis grupos. Mas deve observar-se que ainda há um bom neuro-híbrido de protocolo sistemas de treino. E talvez não existe. Os Neuro-híbridos estão na vanguarda de tecnologias de pesquisa cerebrais. Pode ser bem que a suposição básica sobre a semelhança do trabalho de redes de neurônios na cultura e o cérebro não é verdade. Ou não podemos encontrar que a língua direita se comunica com culturas neuroniais, que permitiriam pôr a tarefa em frente dela, queremos que ela se decida.

6. Os sistemas Neuro-híbridos estudam-se não só por cientistas, mas também artistas. O grupo experimental australiano Simbiotika com o pesquisador americano Steven Potter conduziu um experimento para criar um "semimorto" pelo artista. "Semimorto" é o artista da gestão de cultura neuronial que retrata braço robótico. Possivelmente o pináculo do seu artista de neuro-híbrido de carreira criativo foi o produto "do Pixel", escrito em 2004, com o quadrado preto de Malevich.

7. As perspectivas imediatas nos sistemas de neuro-híbrido de estudo associaram-se com as duas direções. Em primeiro lugar, mais do que conceptual, em uma tentativa de aumentar o número de graus da liberdade, que pode aprender a controlar a rede neuronial. Como hoje todos os modelos - um modelo do tipo de evitação de choque com obstáculos. O robô autônomamente entra em certa direção, e quando chega ao obstáculo, dá um sinal à cultura neuronial e a cultura neuronial deve dar a resposta correta, que o robô recusam da parede. Usa um grau da liberdade. Obviamente, para as pesquisas de estudo cheias tem de introduzir maiores graus da liberdade que o robô pode ir o direito, deixado, construir uma combinação de ações.

A segunda direção, a tecnologia - é a introdução de métodos modernos de neuroimaging, porque até este ponto na cultura de só a atividade elétrica das células se investigou principalmente, mas não processos intracelulares que ocorrem neles. Por exemplo, uma cultura neuronial das células vai se implicar em um determinado episódio do treinamento, enquanto outra parte não é. E identificar aquelas células que levam à aprendizagem, podem usar-se, transgenic animais nos quais o promotor de uns diretores financeiros genéticos, codificando um fator de transcrição implicado na cascata molecular associada com a plasticidade neuronial deve a proteína fluorescente verde. Esta proteína fluorescente verde, aparecerá nas células no momento do estudo, e podemos ver células que incandesceram verdes - aquelas células que permitem ao nosso neuro-híbrido de robô o nosso sistema para aprender.

Se formos capazes de mover-nos nestas duas direções, criando modelos mais complexos da aprendizagem e a plasticidade de novas técnicas na cultura, em neuroscience será um novo modelo experimental, que abrirá largas oportunidades para o estudo de mecanismos intracelulares de aprendizagem e memória.