První krok směrem k paměťovým protézám
Vědci vyvinuli první paměťové protetické zařízení, neurální implantát, který pomohl obnovit ztracené paměťové funkce mozku a zlepšit uchovávání krátkodobé paměti u potkanů. Přestože testování na lidech je zatím ještě hodně vzdáleným cílem, tento implantát je důkazem, že je možné komplexní neuronový kód mozku interpretovat a následně využít ke zlepšení kognitivních funkcí. Takové zařízení by poté například mohlo pomáhat lidem po mrtvici při obnově nefunkčních oblastí jejich mozku.
Neurální implantát pomáhá potkanům s krátkodobou pamětí
Neurofyziolog Samuel Deadwyler z Wake Forest University v Severní Karolíně USA prováděl pokusy na samcích potkanů. Naučil je, že když byla odměna (pravděpodobně něco dobrého na zub) jednou skryta za páčkou A, že příště bude ukryta za páčkou B a naopak. Prodleva mezi tím, kdy potkani měli k páčkám přístup se různě měnila a zvířata byla v této době navíc rozptylována jinou činností. Po delších prodlevách se zvířata dopouštěla chyb, jednoduše zapomínala, za kterou páčkou byla potrava naposledy schována. Zároveň jim byly do mozku zavedeny dvě sady elektrod, které snímaly signály z určitých oblastí hipokampu resp. jedna sada sloužila pro snímání výstupních signálů ze segmentu označovaného CA1, kde je generován výstup pro nové vzpomínky a druhá sada byla určena pro signály vstupní a vedla do segmentu CA3, kde jsou přijímány signály pro tvorbu nových vzpomínek.
reklama
Deadwyler ve spolupráci Theodorem Bergerem, biomedicínským inženýrem a neurologem na Univerzitě v Jižní Kalifornii, dále vyvinuli procesor, který je schopen na základě odečítání vstupních signálů ze segmentu CA3 generovat signály výstupní odpovídající signálům v segmentu CA1. V experimentech, které byly v těchto dnech zveřejněny, Deadwyler a jeho kolegové farmakologicky vyřadili z provozu CA1 tedy segment pro výstup nových vzpomínek. Výsledkem bylo, že si potkani nemohli vzpomenout, za kterou páčkou byla odměna naposledy. Když pak ale byly do tohoto nefunkčního segmentu přivedeny vhodné sledy signálů uměle generované procesorem, potkani si opět vše vybavili a volili tu správnou páčku stejně jako by segment CA1 fungoval.
V jiné verzi experimentu vědci pomocí uvedeného přístroje/procesoru byli schopni posilovat krátkodobé vzpomínky potkanů tak, že si pamatovali, kde byla potrava schována i po delších intervalech, během nichž byli rozptylování jinými úkoly.
"I když jsme se zaměřili na hipokampus, popsaný model je natolik obecný, že může být aplikován na prakticky všechny oblasti mozku.“ uvádějí vědci v jedné z jejich prací věnované tomuto tématu a poukazují na to, že takové zařízení by mohlo být mj. použito k náhradě nefunkčních motorických oblastí mozku a k odstranění ochrnutí.
Berger a Deadwyler nyní pracují na zvýšení počtu neuronů, které by mohli monitorovat a chtějí svůj výzkum zaměřit na primáty, což by měl být další krok na cestě k rozvoji lidských implantátů.
Zdroje a odkazy
A First Step Toward a Prosthesis for Memory technologyreview.com
Nonlinear modeling of neural population dynamics for hippocampal prostheses www.ncbi.nlm.nih.gov
Prosthetic memory system successful in humans, study finds medicalxpress.com březen 2018
