可以改变记忆的设备 将全息图像投射到脑细胞
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马尔丁利还说:“如果你可以阅读、书写脑语言,可以用大脑自己的语言说出来,就能更好解释信息。这是漫长道路的第一步,最终目标就是开发一种技术,它可能是虚拟大脑植入物,有额外的感觉或者增强感觉。”

在小鼠观察到图像并将信息传输进大脑时,只有极少数的细胞参与了这一过程。“在这种情况下,为什么我们不会时刻产生视幻觉呢?”这项研究的通讯作者卡尔·德瑟罗斯提出了这一问题。

最终,激光全息设备将会变得很微小,可以装进背包,让人背着跑。它使用一种名叫“光遗传学”的技术,用光控制活组织的细胞,主要是神经元。

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研究人员认为,某一天,也许会有一种新设备可以让盲人看到东西,让瘫痪者感觉到被触摸。加州大学伯克利分校研究人员开发出一种新设备,它将全息图像投射到脑细胞。这种新设备叫作“全息大脑调制器”,加州大学伯克利分校用老鼠测试,证明系统很有前途。某一天,这种设备也许可以用来替代感觉,改变记忆。

德瑟罗斯中的新方法将有助于理解信息是如何在大脑回路中存储和展示的。乌瑟最近进行了类似的研究,“如果我们通过这些方法能够弄清楚大脑是如何控制感知的,那么我们就可以真正地模拟出感觉,”他说,“只要做到这一点就可以制造假肢,帮助大脑感知世界。”

研究人员用计算机生成全息图,弯曲或者聚焦光线,形成3D空间形态,比如让图像飘在空中。全息图像投射到脑组织薄层上,脑组织来自大脑皮层的表面,薄层的厚度只有十分之一毫米。研究人员已经在老鼠大脑的触摸、视觉和运动区域测试技术,测试时老鼠在跑步机上奔跑。虽然刺激大脑时,并没有发现老鼠的行为有任何变化,不过研究人员希望未来能够做到。

最近,斯坦福大学的科学家用光信号激活了小鼠的一部分脑细胞,使它们产生了视幻觉。研究人员只需刺激其部分神经元,小鼠就好像感知到了某些不存在的东西,这意味着,大脑的可塑性可能远比我们所认为的要强。

海伦·威尔斯神经科学研究院主管、加州大学伯克利分校分子和细胞生物学教授伊萨卡夫认为:“与大脑沟通的技术潜力无限,可以帮助修复退化性疾病或伤害造成的神经损伤。”他还说:“将感知编码植入人类大脑皮质,可以让盲人看到东西,或者让瘫痪患者感觉到触摸。”

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系统用闪光控制神经元,它可以欺骗大脑,让它认为自己正在经历一些事情,但是实际上没有。新技术可以改变与往事有关的回忆,用来治疗创伤后压力心理障碍症。

伦敦大学学院神经科学教授迈克尔·H·乌瑟表示,这项新的工作将帮助科学家“了解大脑皮层中的神经回路是如何让我们感知世界的”,他本月在《细胞》上发表了一项类似的研究。

加州大学伯克利分校博士后马尔丁利认为:“新技术在神经假体领域有很大的潜力,因为大脑解释活动要求高度精准,新技术恰好很精准。”

目前,科学家还不清楚健康的大脑是如何避免产生幻觉的,但是“作为一名精神病学家,幻觉会让我联想到精神疾病中很多非本人意愿的怪异行为,”德瑟罗斯提到了精神分裂症和其他疾病,他希望从幻觉入手,对这些疾病进行更深层次的研究。

当光触动或刺激脑细胞,研究人员可以控制老鼠的几十个神经元,创造不同的脑部活动模式。在测试中,老鼠受到愚弄,让它感觉到、看到或者感知到不存在的东西。设备的目标是持续阅读神经活动,了解其决定,以活动作为基础,神经元组会被激活,用来替代失去的感知。如果某人外围神经受损,或者需要控制假肢,这种技术会有很大的用处。

但德瑟罗斯说,他曾获得的一些线索表明,人类大脑功能与小鼠是相似的。他曾经接触过一位患有视觉释放性幻觉的脑部疾病患者,这种疾病一般发生在成年失明时,患者会自发形成良好的视觉幻觉。德瑟罗斯说,抗精神病药物通常解决不了这种疾病,但是一种抑制某些脑细胞活动的癫痫药物对患者产生了作用。这一观察结果与他在小鼠大脑中看到的情况相符,即某些细胞的活动使其产生了幻觉。

文章来源:科技穿

金沙城娱乐中心手机版,在德瑟罗斯的实验中,研究人员让小鼠观察白色背景上垂直和水平的黑条来接受简单的视觉刺激,并训练它们看到垂直条带时舔管子喝水。德瑟罗斯记录了小鼠在该过程中视觉皮层的神经活动,即使不给出图像,只要用光遗传学技术刺激相同的区域的神经元,小鼠对不存在事物也会产生感知。那些没有直接被刺激的神经元,也会产生看到图像时的类似活动。

某一天,这种技术也许还可以用来改变记忆,清除疼痛。在3D大脑内,全息大脑调制器一次最多可以激活50个神经元。这样的过程1秒可以重复最多300次,每一次处理50个神经元。在实验过程中,大脑中每2000——3000神经元都会与蛋白质匹配,当蛋白质被光刺激,细胞就会产生活动。

在过去的十几年中,德瑟罗斯将光遗传学技术带进了神经学研究领域,研究人员通过基因工程设计,就可以控制不同类型的神经元在受到光刺激时开启或关闭。早在2012年,德瑟罗斯和他的同事们就发现可以用该方法激活一个小鼠脑细胞,接着,他们依次对一组细胞进行了刺激。

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撰文 | 凯伦·温特劳布(Karen Weintraub)

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