FAQ: Nero Hybridensysteme

7 Tatsachen über die Studie von Neuronen in einem Teller von Petri.

In modernem neuroscience gibt es viele verschiedene Annäherungen an die experimentelle Studie des Gehirns. Sie unterscheiden sich von einander zeitliche und räumliche Entschlossenheit. Es gibt Methoden (Electroencephalography und Kernspinresonanzenbildaufbereitung), die uns erlauben, Gehirntätigkeit als Ganzes zu sehen, aber sie haben gewöhnlich schlechte zeitliche und räumliche Entschlossenheit. Infolgedessen können wir sehen, wie man das oder dieses Gebiet des Gehirns, aber nicht aktiviert, wie die individuellen Zellen arbeiten. Andere Methoden erlauben uns, sich mit der Entschlossenheit der höchsten Zeit - 1 Ms oder höher einzuschreiben, weil individuelle Zellen arbeiten. Aber dann können wir nur einen kleinen Teil des Gehirns sehen.

1. Zu bestellen, um zu verstehen, wie die Dynamik des Gehirns, das mit dem anpassungsfähigen Verhalten, d. h. vereinigt ist, wegen dessen Leute und andere Tiere denken oder erzogen werden, wir die Raumentschlossenheit am Zellniveau und am zeitlichen Rahmen von Millisekunden brauchen. Zur gleichen Zeit wollen Sie das ganze Netz von Neuronen sehen, das an einem besonderen Verhalten beteiligt wird. So sehen wir, dass in der modernen Wissenschaft es ein technisches Problem gibt: Es gibt keine Methode, die hohe zellulare und zeitliche Entschlossenheit mit der Fähigkeit verbindet, das ganze Gehirn zu bedecken. Um es zu verbessern, können Sie durch nootropics: Solcoseryl, Cogitum, Phenotropil, Picamilon, Pantogam.

2. Jetzt entwickelt neuroscience neues experimentelles Modell, das dieses Problem beheben würde. Eine Annäherung soll Tiere verwenden, die durchsichtiges Gewebe, zum Beispiel, Fischembryos Danio rerio haben. Tier hat unbeweglich gemacht, um im Stande zu sein, die optische Aufnahme der Gehirntätigkeit für jede Zelle, und gelegt in eine virtuelle Umgebung auszuführen, die ein Verhaltensproblem umfasst, gelöst zu werden.

Eine alternative Methode der integrierten Neuronnetzforschung deutet an, einen Teil der Gehirnzellen zu entfernen, und sie in einer Tasse mit einem Nährmedium zu pflanzen. Dieses Netz, aus Zehntausenden von Neuronen in der "Tube" bestehend, wird die neuronal Kultur genannt. Wenn Sie den Boden der Tasse ein spezieller Überzug bedecken, wachsen die Zellen in einer Monoschicht, und wir können leicht einschreiben, was mit jeder Zelle geschah. Das Arbeiten mit einer dünnen Schicht von Zellen ist viel leichter als mit einer komplizierten dreidimensionalen Struktur des ganzen Gehirns.

3. Wir können in Neuronen beobachten, die im petri Teller, der elektrischen Tätigkeit - Handlungspotenziale und Änderungen im Genausdruck angebaut sind. Leider würde der Beitrag dieser Prozesse im Gehirn schwierig sein zu erklären, weil das Verhalten, für das Sie ein Gehirn, Neurone in der Kultur brauchen, fehlt. Die unerwartete Entscheidung besteht darin, dass es notwendig ist, die neuronal Kulturen mit dem Roboter zu verbinden. So wird das ideale durchsichtige "Gehirn" zum "Körper" hinzugefügt. Dieser Roboter sieht die Umgebung mittels verschiedener Sensoren, wir können mittels im Boden der Tasse eingebetteter Elektroden, um unserem Nervennetz oder einem anderen Aktivieren Neurone und neuronal Kulturantwort zu übersenden, eine Kontrolle des Roboters zu übersenden. Das erlaubt Ihnen, vor solch einem System neuro-hybrides Verhaltensproblem wie ein Tier in einem Irrgarten zu stellen.

4. Im Gehirn, den Milliarden von Zellen, von denen jede innerhalb des Gehirns gelegen wird und nur mit anderen Neuronen kommuniziert. Individuelle Neurone haben nichts darüber gewusst, was eine Person braucht. Stellen Sie sich vor, dass Sie einen Aufsatz schreiben, und Sie der schwierigen Aufgabe dessen gegenüberstehen, wie man das oder diese Idee ausdrückt, und Sie es durch die Wechselwirkung von Zellen entscheiden, die im Gehirn gefunden werden und nur die anderen Zellen sehen. Das ist das Problem der Übertragung des Organismus als Ganzes das Problem auf dem Niveau von individuellen Zellen, und das ist eines der grundsätzlichen und drückenden Probleme von neuroscience. Die Fähigkeit, das komplette Nervennetz zu sehen, zu sehen, wie es eine Änderung im Verhalten infolge Zellen gibt, bestimmt das hohe Potenzial neuro-hybride Systeme als ein experimentelles Modell für die Studie von Zellmechanismen der Gehirnfunktion.

5. Neuro-hybride Systeme sind seit dem Anfang der 2000er Jahre aktiv studiert worden, als die ersten Experimente ausgeführt wurden, um die neuronal Kultur zu erziehen. In den ersten Experimenten werden die Roboter nicht verwendet, die Kultur musste erfahren, wie man die richtige Antwort rechtzeitig gibt. Dann haben sie begonnen, eine Musterkombinierenkultur mit dem virtuellen und dann den echten Robotern zu erscheinen. Jetzt in der Welt in diesem Feld stellt ungefähr fünf bis sechs Gruppen an. Aber es sollte bemerkt werden, dass es noch eine gute Protokollneuro-Hybride Lehrsysteme gibt. Und vielleicht besteht es nicht. Neuro-Hybriden sind an der vordersten Reihe von Gehirnforschungstechnologien. Es kann gut sein, dass die grundlegende Annahme über die Ähnlichkeit der Arbeit von Netzen von Neuronen in der Kultur und dem Gehirn nicht wahr ist. Oder wir können nicht finden, dass die richtige Sprache mit neuronal Kulturen kommuniziert, die erlauben würden, die Aufgabe davor zu stellen, wollen wir, dass sie entschieden wird.

6. Neuro-hybride Systeme werden nicht nur von Wissenschaftlern, sondern auch Künstlern studiert. Australische experimentelle Gruppe Simbiotika mit dem amerikanischen Forscher Steven Potter hat ein Experiment durchgeführt, um einen "Halbtoten" durch den Künstler zu schaffen. "Halbtot" ist der Künstler des neuronal Kulturmanagements, das Roboterarm porträtiert. Vielleicht war der Gipfel seines kreativen Karrierenneuro-Hybridenkünstlers das Produkt "des Pixels", geschrieben 2004 mit dem schwarzen Quadrat von Malevich.

7. Unmittelbare Aussichten in den Studienneuro-Hybridensystemen haben mit den zwei Richtungen verkehrt. Erstens, mehr als begrifflich, in einem Versuch, die Zahl von Graden der Freiheit zu steigern, die lernen kann, das neuronal Netz zu kontrollieren. Weil heute alle Modelle - ein Modell des Typs der Kollisionsvermeidung mit Hindernissen. Der Roboter geht autonom in eine bestimmte Richtung hinein, und wenn er das Hindernis erreicht, gibt er ein Signal zur neuronal Kultur, und neuronal Kultur muss die richtige Antwort geben, die den Roboter von der Wand abwenden. Es verwendet einen Grad der Freiheit. Offensichtlich, für die vollen Studienforschungen muss größere Grade der Freiheit einführen, dass der Roboter Recht, verlassen gehen, eine Kombination von Handlungen bauen konnte.

Die zweite Richtung, Technologie - ist die Einführung von modernen Methoden von neuroimaging, weil bis zu diesem Punkt in der Kultur nur der elektrischen Tätigkeit der Zellen hauptsächlich, aber nicht intrazelluläre Prozesse untersucht wurde, die in ihnen vorkommen. Zum Beispiel wird eine neuronal Kultur der Zellen an einer besonderen Episode der Ausbildung beteiligt, während ein anderer Teil nicht ist. Und jene Zellen zu identifizieren, die zum Lernen führen, können sie verwendet werden, transgenic Tiere, in denen der Befürworter eines Gens Finanzvorstände, einen Abschriftenfaktor verschlüsselnd, der an der molekularen mit der neuronal Knetbarkeit vereinigten Kaskade beteiligt ist, grünes Leuchtstoffprotein sollten. Dieses grüne Leuchtstoffprotein, wird in den Zellen zur Zeit der Studie erscheinen, und wir können Zellen sehen, die grün - jene Zellen geglüht haben, die unserer Roboterneuro-Hybride unser System erlauben, um zu erfahren.

Wenn wir im Stande sind, sich in diesen zwei Richtungen zu bewegen, kompliziertere Modelle des Lernens schaffend, und die Knetbarkeit von neuen Techniken in der Kultur, in neuroscience ein neues experimentelles Modell sein wird, das breite Gelegenheiten für die Studie von intrazellulären Mechanismen öffnen wird zu erfahren und Gedächtnis.