Как да запишем 1 милион неврони в реално време
Иновативен нов метод може да позволи на учените да превеждат информацията, идваща от повече от 1 милион неврони наведнъж, както и да декодират дейността, както се случва.
През последните няколко десетилетия количеството данни, получени във всекидневния живот, нарасна.
Например, когато вървите по улицата, мобилният ви телефон ще събира информация за това колко стъпки сте предприели.
Когато закупите нещо в магазин с вашата карта, банката знае какво сте купили, колко е било и къде сте били.
По същия начин магазинът знае дали сте купували нещо подобно там преди.
Данните могат да се събират по-ефективно от всякога, но предизвикателството сега е да разберем какво трябва да правим с тях (ако има такива). Имаме номерата - но те ли са ни от полза?
Гигантски скок за неврологията
Подобна е ситуацията и в неврологията, тъй като са направени огромни крачки към събирането на огромни количества данни от мозъка. Сега учените са в състояние да слушат и комуникират с голям брой мозъчни клетки наведнъж.
Въпреки че този напредък се оказа полезен при диагностика, лечение и изследвания, пълният му потенциал все още не е реализиран. Скоростта, с която данните могат да бъдат обработени, след като бъдат събрани, все още е съществен препъни камък.
Обработката на данни бързо се превръща в пречка за напредъка, постигнат в други области на неврологията. Например, ако данните от мозъка могат да бъдат събрани и разбрани в реално време, могат да се направят огромни скокове в контрола на роботизираните оръжия при парализирани хора или дори да се помогне за предсказване на предстоящи епилептични припадъци.
За да бъдат постигнати тези цели, огромните океани от данни трябва да бъдат анализирани и изчислени много бързо.
Изследователи от Невронано изследователския център в университета в Лунд в Швеция работят по този проблем. Те са измислили метод, който има потенциал да комуникира в реално време с милиони нервни клетки.
Констатациите им бяха публикувани наскоро в списанието Невроинформатика.
Системата им не само може да се вслушва в бърборенето на мозъчните клетки, но и може да я превърне в значим изход почти моментално - в рамките на 25 милисекунди. Тайната на тази нова възможност е специфичен формат на данните, наречен Йерархичен формат на данните и процес, известен като битово кодиране.
„Прекодирането на сигналите на нервните клетки директно в бит код значително увеличава капацитета за съхранение. Най-голямата печалба обаче е, че методът ни позволява да съхраняваме информацията по начин, който я прави незабавно достъпна за процесорите на компютрите. "
Йенс Шуенборг, професор по неврофизиология, Невронано изследователски център
Бъдещето на неврологията
Мартин Гарвич - който също е професор по неврофизиология в Невронано изследователския център - обяснява как техният метод е по-напред от други интервенции (като електроенцефалограма, при която електродите се поставят върху скалпа).
„Представете си, че искате да чуете за какво говорят 10 души в съседната стая. Ако слушате, като поставите ухото си до стената, просто ще чуете мърморене, но ако сложите микрофон на всеки човек в стаята, това трансформира способността ви да разбирате разговора “, казва той.
„И тогава - добавя Гарвич, - помислете за възможността да слушате един милион души, да намерите модели в това, което се съобщава, и незабавно да отговорите на него - това е, което нашият нов метод прави възможно.“
Тази нова методология позволява двупосочен трафик: съобщенията от нервните клетки могат да се събират и отговорите да се изпращат обратно. Технологията разчита на начина, по който трафикът се трансформира в бит код.
„Значителна полза от тази архитектура и формат на данните е, че той не изисква допълнителен превод, тъй като мозъчните сигнали се преобразуват директно в бит код. Това означава значително предимство във всяка комуникация между мозъка и компютрите, не на последно място по отношение на клиничните приложения. "
Водещ автор на изследването Бенгт Люнгквист
Занапред този модел може да помогне на неврологията да постигне огромен напредък. Докато интерфейсите мозък-машина и интерфейсите мозък-компютър са се подобрили значително през последните години, те често удрят блок, когато става въпрос за обработка на данни.
Ако системата с бит кодове е успешна, този блок може да бъде изместен от пътя им.
