Neuralink Elona Muska. Tretia časť: Lietanie Nad Hniezdom Neurónov - Alternatívny Pohľad

Obsah:

Neuralink Elona Muska. Tretia časť: Lietanie Nad Hniezdom Neurónov - Alternatívny Pohľad
Neuralink Elona Muska. Tretia časť: Lietanie Nad Hniezdom Neurónov - Alternatívny Pohľad

Video: Neuralink Elona Muska. Tretia časť: Lietanie Nad Hniezdom Neurónov - Alternatívny Pohľad

Video: Neuralink Elona Muska. Tretia časť: Lietanie Nad Hniezdom Neurónov - Alternatívny Pohľad
Video: ÚPLNÉ ODHALENIE! Čip Elon Musk Neuralink testovaný naživo v mozgu ošípaných 2024, Smieť
Anonim

Prvá časť: Ľudský kolos

Druhá časť: Mozog

Tretia časť: Let nad neurónovým hniezdom

Štvrtá časť: neuro-počítačové rozhrania

Piata časť: Neuaralinkov problém

Šiesta časť: Age of Wizards 1

Šiesta časť: Age of Wizards 2

Siedma časť: Veľká fúzia

Propagačné video:

Lietanie nad hniezdom neurónov

Image
Image

Toto je Bock. Bock, ďakujem ti a tvojim ľuďom za vymýšľanie jazyka.

Image
Image
Image
Image

Ďakujeme vám, chceme vám ukázať všetko neuveriteľné, čo sa nám vďaka vášmu vynálezu podarilo vybudovať.

Image
Image

Dobre, dajme Bocka do lietadla, potom do ponorky a potom ho potiahnime na vrchol Burj Khalifa. Teraz mu ukážeme ďalekohľad, televízor a iPhone. A nechajte ho trochu sedieť na internete.

Bola to zábava. Ako sa máš, Bock?

Image
Image

Áno, chápeme, že ste dosť prekvapení. Ako dezert mu ukážeme, ako spolu komunikujeme.

Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image

Bock by bol šokovaný, keby zistil, že napriek všetkým magickým schopnostiam, ktoré ľudia vďaka vzájomnému dialógu získali vďaka vzájomnému dialógu, sa proces našej komunikácie nijako nelíši od toho, aký bol v jeho dobe. Keď sa dvaja ľudia chystajú rozprávať, používajú 50 000 rokov starú technológiu.

Bock bude tiež prekvapený, že vo svete, v ktorom fungujú úžasné stroje, sa ľudia, ktorí tieto stroje vyrobili, túlajú rovnakými biologickými telami, s ktorými kráčal aj Bock a jeho priatelia. Ako je to možné?

Image
Image

To je dôvod, prečo sú tak zaujímavé neuro-počítačové rozhrania (BCI) - podmnožina širšej oblasti neurálneho inžinierstva, ktorá je sama podmnožinou biotechnológií. Svojimi technológiami sme dobyli svet mnohokrát, ale pokiaľ ide o mozog - náš hlavný nástroj - svet technológií nám nič nedáva.

Preto pokračujeme v komunikácii pomocou technológie, ktorú vynašiel Bock. Preto píšem túto vetu 20-krát pomalšie, ako si myslím, a preto si choroby spojené s mozgom stále vyžiadajú príliš veľa životov.

Ale 50 000 rokov po tomto veľkom objave sa svet môže zmeniť. Ďalšia hranica mozgu bude sama.

* * *

Existuje mnoho rôznych možností možných rozhraní mozog-počítač (niekedy sa nazývajú rozhrania mozog-počítač alebo mozog-stroj), ktoré sa hodia pre rôzne veci. Ale každý, kto pracuje na NCI, sa snaží vyriešiť jednu, druhú alebo obe tieto otázky:

1. Ako extrahujem potrebné informácie z mozgu?

2. Ako pošlem potrebné informácie do mozgu?

Prvý sa týka výstupu mozgu - teda záznamu toho, čo hovoria neuróny. Druhá sa týka zavedenia informácií do prirodzeného toku mozgu alebo nejakým spôsobom tento prirodzený tok zmení - teda stimuluje neuróny.

Tieto dva procesy neustále prebiehajú vo vašej hlave. Momentálne vaše oči vykonávajú špecifický súbor horizontálnych pohybov, ktoré vám umožňujú prečítať túto vetu. Sú to neuróny v mozgu, ktoré vysielajú informácie do stroja (vašich očí) a stroj prijíma povely a reaguje. A keď sa vaše oči pohybujú určitým spôsobom, fotóny z obrazovky prenikajú cez vašu sietnicu a stimulujú neuróny v okcipitálnom laloku vašej kôry, čo umožňuje svetu vstúpiť do vášho vedomia. Obrázok potom stimuluje neuróny v inej časti mozgu, čo vám umožňuje spracovať informácie z obrázku a dať zmysel vete.

Vstup a výstup informácií je to, čo neuróny mozgu. K tomuto procesu sa chce pripojiť celé odvetvie NCI.

Spočiatku sa zdá, že to nie je taká náročná úloha. Mozog je koniec koncov iba želé lopta. A kôra - časť mozgu, ktorú si chceme pridať do záznamu a stimulácie - je len obrúsok, ktorý sa pohodlne nachádza na vonkajšej strane mozgu, kam je ľahko prístupný. Vo vnútri mozgovej kôry je 20 miliárd neurónov - 20 miliárd malých tranzistorov, ktoré by nám mohli poskytnúť úplne nový spôsob riadenia našich životov, zdravia a sveta, ak sa s nimi naučíme pracovať. Je skutočne také ťažké im porozumieť? Neuróny sú malé, ale vieme, ako rozdeliť atóm. Priemer neurónu je 100 000-krát väčší ako atóm. Keby bol atóm lízatko, neurón by mal naprieč kilometre - takže s takýmito množstvami by sme určite mali byť schopní pracovať. Správny?

Aký je problém?

Na jednej strane sú to správne myšlienky, pretože vedú k pokroku v tejto oblasti. Skutočne to dokážeme. Ale akonáhle začnete chápať, čo sa v mozgu v skutočnosti deje, okamžite to vyjde najavo: toto je pre človeka najťažšia úloha.

Preto skôr, ako hovoríme o samotných NCI, musíme si pozorne preštudovať, čo robia ľudia, ktorí NCI vytvárajú. Najlepšie je zväčšiť mozog 1000-krát a zistiť, čo sa stane.

Pamätáte si naše porovnanie kôry s obrúskom?

Image
Image

Ak obrúsku na kôru zväčšíme 1000-krát - a bola to asi 48 centimetrov na každej strane -, budú to teraz na Manhattane dva bloky dlhé. Obísť obvod bude trvať asi 25 minút. A celý mozog bude mať veľkosť Madison Square Garden.

Image
Image

Poďme to uhasiť v samotnom meste. Som si istý, že niekoľko stotisíc ľudí, ktorí tam žijú, nás pochopí.

Image
Image

Ja som si vybral 1000x zväčšenie z niekoľkých dôvodov. Jedným z nich je, že všetci môžeme v hlave okamžite prevádzať veľkosti. Každý milimeter skutočného mozgu sa stal metrom. Vo svete neurónov, ktorý je oveľa menší, sa každý mikrón stal milimetrom, ktorý je ľahké si predstaviť. Po druhé, kôra sa stáva „ľudskou“veľkosťou: hrúbka 2 mm má teraz 2 metre - ako vysoký človek.

Môžeme teda kráčať až na 29. ulicu, na okraj našej obrovskej obrúsky, a je ľahko vidieť, čo sa deje v jej dvojmetrovej hrúbke. Na ukážku vytiahnime meter kubický našej obrovskej kôry, aby sme ju preskúmali, pozrime sa, čo sa stane v typickom kubickom milimetri skutočnej kôry.

Image
Image

Čo vidíme na tomto kubickom metri? Mezanín. Poďme to vyčistiť a vložiť späť.

Najprv umiestnime somy - malé telá všetkých neurónov, ktoré žijú v tejto kocke.

Soma sa líšia veľkosťou, ale neurológovia, s ktorými som hovoril, tvrdia, že somy neurónov v kôre majú najčastejšie priemer 10 - 15 mikrónov (jeden mikrón = mikrón, 1/1 000 milimetra). To znamená, že ak dáte 7-10 z nich do riadku, bude tento riadok znamenať priemer vlasov človeka. V našom meradle bude mať sumec priemer 1 - 1,5 centimetra. Lízanka.

Objem celej kôry sa zmestí do 500 000 kubických milimetrov a v tomto priestore bude asi 20 miliárd somov. To znamená, že priemerný kubický milimeter mozgovej kôry obsahuje asi 40 000 neurónov. To znamená, že v našom kubickom metre je asi 40 000 cukríkov. Ak našu krabičku rozdelíme na 40 000 kociek, z ktorých každá má hranu 3 cm, bude každý z našich cukríkových sumcov v strede svojej vlastnej 3 cm kocky a všetky ostatné sumce budú 3 cm vo všetkých smeroch.

Si tu teraz? Viete si predstaviť našu metrovú kocku so 40 000 plávajúcich cukríkov?

Tu je mikroskopický obraz sumca v skutočnej kôre; všetko ostatné okolo nej bolo odstránené:

Image
Image

Dobre, zatiaľ to nevyzerá tak zložito. Ale soma je iba nepatrným zlomkom každého neurónu. Z každej z našich lízaniek sa tiahnu skrútené rozvetvené dendrity, ktoré sa v našom meradle môžu roztiahnuť tri až štyri metre v najrôznejších smeroch a na druhom konci môže byť axón dlhý 100 metrov (ak prechádza do inej časti kôry) alebo kilometer (ak klesá) do miechy a tela). Každý z nich má hrúbku milimetra a tieto drôty premieňajú kôru na pevne tkané elektrické vermicelli.

A v tomto vermicelli sa toho deje veľa. Každý neurón má synaptické spojenia s 1 000 - niekedy až 10 000 - ďalšími neurónmi. Pretože v kôre je asi 20 miliárd neurónov, znamená to, že bude existovať viac ako 20 biliónov individuálnych nervových spojení (a kvadriliónových spojení v celom mozgu). Náš kubický meter bude mať viac ako 20 miliónov synapsií.

Vďaka tomu všetkému z každej 40 000 cukroviniek v našej kocke nevychádzajú iba húštiny vermicelli, ale našou kockou prechádzajú z ďalších častí kôry tisíce ďalších špagiet. A to znamená, že ak by sme sa pokúsili zaznamenať signály alebo stimulovať neuróny konkrétne v tejto kubickej oblasti, museli by sme byť veľmi zložití, pretože v spagetovej zmesi by bolo ťažké určiť, ktoré pramene špagiet patria k nášmu sumcovému cukríku (a nedajbože, táto pasta bude obsahovať Purkyňove bunky).

A samozrejme nezabudnite na neuroplasticitu. Napätie každého neurónu sa neustále mení, stokrát za sekundu. A desiatky miliónov synaptických spojení v našej kocke budú neustále meniť veľkosť, zmiznú a znova sa objavia.

Ale to je len začiatok.

Ukázalo sa, že gliové bunky existujú aj v mozgu - bunky, ktoré prichádzajú v mnohých rôznych druhoch a vykonávajú mnoho rôznych funkcií, ako napríklad vyplavovanie chemikálií uvoľňovaných pri synapsiách, balenie axónov myelínom a podávanie imunitnému systému mozgu. Tu sú niektoré z najbežnejších typov gliových buniek:

Image
Image

A koľko gliových buniek je v kôre? Približne rovnaký počet ako neuróny. Pridajte teda k našej kocke ďalších 40 000 týchto vecí.

Nakoniec existujú krvné cievy. Každý kubický milimeter mozgovej kôry obsahuje asi meter drobných krvných ciev. V našom meradle to znamená, že v našom metri kubickom je kilometer krvných ciev. Takto vyzerajú:

Image
Image

Odbočenie z Connectomy

Takže náš meter box je zabalený, naplnený elektrifikovanou náplňou rôznej zložitosti. Pamätajme si teraz, že naša krabica je v skutočnosti veľká kubický milimeter.

Inžinieri rozhrania neurokomputeru musia buď zistiť, čo hovoria mikroskopické sumce zakopané v tomto milimetri, alebo stimulovať určité sumce, aby robili správne veci. Nech sa im darí.

Bolo by to pre nás ťažké s našim 1000-násobne zväčšeným mozgom. S mozgom, ktorý sa dokonale zmení na obrúsok. Ale v skutočnosti taký nie je - táto obrúska leží na mozgu plnom záhybov (ktoré sú v našom meradle hlboké 5 až 30 metrov). V skutočnosti je menej ako tretina kôry obrúska na povrchu mozgu - väčšina z nich leží v záhyboch.

Navyše nie je toľko materiálu, s ktorým je možné pracovať v laboratóriu. Mozog je pokrytý mnohými vrstvami vrátane lebky - ktorá by pri 1000-násobnom zväčšení mala hrúbku 7 metrov. A keďže väčšina ľudí nemá veľmi rada, keď je ich lebka otvorená príliš dlho - a skutočne ide o pochybnú udalosť -, musíte s malými mozgovými lízankami pracovať čo najopatrnejšie a najjemnejšie.

A to všetko napriek tomu, že pracujete s kôrou - ale veľa zaujímavých nápadov na tému NCI sa zaoberá štruktúrami, ktoré sú oveľa nižšie, a ak budete stáť na vrchole nášho mestského mozgu, budú ležať v hĺbke 50 - 100 metrov.

Len si predstavte, koľko sa toho deje v našej kocke - a to je iba jedna 500 000. časť mozgovej kôry. Keby sme celú našu gigantickú kôru rozbili na rovnako veľké kocky a zoradili ich, natiahli by sa na 500 kilometrov - až do Bostonu. A ak sa rozhodnete urobiť obchádzku, ktorá pri rýchlej chôdzi bude trvať viac ako 100 hodín, kedykoľvek sa môžete zastaviť a pozrieť sa na kocku a celá táto zložitosť bude v jeho vnútri. To všetko je teraz vo vašom mozgu.

Neuralink Elona Muska. 3. časť: ako by ste mali byť šťastní, ak vám na tom všetkom nezáleží

Váš.

Späť k časti 3: lietanie nad hniezdom neurónov

Ako sa k tejto situácii postavia vedci a inžinieri?

Snažia sa vyťažiť maximum z nástrojov, ktoré v súčasnosti majú - nástrojov, ktoré používajú na zaznamenávanie alebo stimuláciu neurónov. Poďme preskúmať možnosti.

Nástroje NCI

Na základe toho, čo sa už urobilo, možno rozlíšiť tri široké kritériá, podľa ktorých sa hodnotia klady a zápory záznamového prístroja:

1) Stupnica - koľko neurónov je možné zaznamenať.

2) Rozlíšenie - ako podrobné sú informácie, ktoré prístroj dostane - priestorové (ako veľmi vaše záznamy hovoria, ktoré z jednotlivých neurónov strieľajú) a časové (ako dobre môžete zistiť, kedy dôjde k aktivite, ktorú nahrávate).

3) Invazívnosť - či je chirurgický zákrok nevyhnutný, a ak áno, aký drahý.

Dlhodobým cieľom je zhromaždiť krém od všetkých troch a najesť sa. Ale zatiaľ čo sa nevyhnutne vynára otázka, ktoré z týchto kritérií (jedno alebo dve) môžete zanedbať? Výber tohto alebo toho nástroja nie je zvýšením alebo znížením kvality, je to kompromis.

Pozrime sa, aké nástroje sa momentálne používajú:

fMRI

- Mierka: veľká (zobrazuje informácie z mozgu)

- Rozlíšenie: nízke až stredné - priestorové, veľmi nízke - časové

- Invazívnosť: neinvazívna

fMRI sa často nepoužíva v NCI, ale ako klasický záznamový nástroj - poskytuje vám informácie o tom, čo sa deje vo vnútri mozgu.

fMRI používa MRI, technológiu na zobrazovanie magnetickou rezonanciou. Vynašiel sa v 70. rokoch 20. storočia a MRI predstavuje vývoj röntgenového CT snímania. Namiesto röntgenového žiarenia využíva MRI magnetické polia (spolu s rádiovými vlnami a inými signálmi) na vytváranie obrazov tela a mozgu. Páči sa ti to:

Image
Image

Kompletná sada prierezov, ktoré vám umožnia vidieť na celú hlavu.

Veľmi neobvyklá technológia.

fMRI („funkčné“MRI) využíva technológiu MRI na sledovanie zmien prietoku krvi. Za čo? Pretože keď sa oblasti mozgu stanú aktívnejšími, spotrebúvajú viac energie, čo znamená, že potrebujú viac kyslíka - takže v tejto oblasti sa na dodanie tohto kyslíka zvyšuje prietok krvi. Tu môže ukázať skenovanie fMRI:

Image
Image

Samozrejme, že v mozgu je vždy krv - tento obrázok ukazuje, kde sa zvýšil prietok krvi (červená, oranžová, žltá) a kde sa znížil (modrá). A keďže fMRI dokáže skenovať celý mozog, výsledky sú trojrozmerné:

Image
Image

FMRI má mnoho medicínskych využití, napríklad informovanie lekárov o tom, či určité oblasti mozgu po mozgovej príhode fungujú, a fMRI naučila neurovedcov veľa o tom, ktoré oblasti mozgu sa na týchto funkciách podieľajú. Skenovanie tiež poskytuje dôležité informácie o tom, čo sa deje v mozgu v konkrétnom okamihu, je bezpečné a neinvazívne.

Veľkou nevýhodou je rozlíšenie. Skenovanie fMRI má doslovné rozlíšenie, podobne ako pixely obrazovky počítača, ale namiesto dvojrozmerného je jeho rozlíšenie reprezentované trojrozmernými kubickými objemovými pixelmi - voxely (voxel).

FMRI voxely sa zmenšili s vylepšením technológie, čo viedlo k zvýšeniu priestorového rozlíšenia. Voxyly moderného fMRI môžu byť také malé ako kubický milimeter. Objem mozgu je asi 1 200 000 mm3, takže skenovanie fMRI s vysokým rozlíšením rozdeľuje mozog na milión malých kociek. Problém je, že v neurálnom meradle je to stále dosť veľa - každý voxel obsahuje desaťtisíce neurónov. V najlepšom prípade teda fMRI ukazuje priemerný prietok krvi nasávaný každou skupinou približne 40 000 neurónov.

Ešte väčším problémom je dočasné riešenie. fMRI sleduje prietok krvi, ktorý je nepresný a nastáva s oneskorením asi jednej sekundy - večnosť vo svete neurónov.

EEG

- Stupnica: vysoká

- Rozlíšenie: veľmi nízke priestorovo, stredne vysoké časové

- Invazívnosť: neinvazívna

EEG (elektroencefalografia), ktorý bol vynájdený takmer pred sto rokmi, umiestňuje na elektródu veľa elektród. Páči sa ti to:

Image
Image

EEG je určite technológia, ktorá bude v roku 2050 vyzerať pre človeka smiešne primitívne, ale momentálne je to jeden z mála nástrojov, ktoré je možné použiť s úplne neinvazívnymi NCI. EEG zaznamenáva elektrickú aktivitu v rôznych oblastiach mozgu a výsledky zobrazuje takto:

Image
Image

Grafy EEG môžu odhaliť informácie o zdravotných problémoch, ako je epilepsia, sledovať spánkové vzorce alebo určiť stav dávky v anestézii.

Na rozdiel od fMRI má EEG pomerne dobré časové rozlíšenie, ktoré prijíma elektrické signály z mozgu, keď sa objavia - hoci lebka časovú presnosť značne zriedi (kosť je slabým vodičom).

Hlavnou nevýhodou je priestorové rozlíšenie. EEG ho nemá. Každá elektróda registruje iba priemernú hodnotu - vektorový súčet nábojov z miliónov alebo miliárd neurónov (rozmazaný kvôli lebke).

Predstavte si, že mozog je bejzbalový štadión, jeho neuróny sú ľudia v dave a informácie, ktoré chceme dostávať, budú namiesto elektrickej aktivity derivátom hlasiviek. V tomto prípade bude EEG skupina mikrofónov mimo štadióna za jeho vonkajšími stenami. Budete počuť, kedy začne dav skandovať a môžete dokonca predvídať, o čom sa chystá kričať. Budete schopní rozoznať charakteristické signály, ak dôjde k tesnému boju alebo ak niekto vyhráva. Môžete tiež vyriešiť problém, ak sa stane niečo neobvyklé. To je všetko.

ECoG

- Stupnica: vysoká

- Rozlíšenie: nízke priestorové, vysoké časové

- Inváznosť: súčasnosť

ECoG (elektrokortikografia) je podobná ako EEG v tom, že tiež používa elektródy na povrchu - iba ich umiestňuje pod lebku na povrch mozgu.

Image
Image

Nemý. Ale efektívne - oveľa efektívnejšie ako EEG. Bez interferencie s lebkou pokrýva ECoG vyššie priestorové (asi 1 cm) a časové rozlíšenie (5 milisekúnd). Elektródy ECoG môžu byť umiestnené nad alebo pod tvrdou hmotou:

Vrstvy vľavo, zhora nadol: pokožka hlavy, lebka, dura mater, pavúkovec, pia mater, kôra, biela hmota. Zdroj pravého signálu: EEG, ECoG, intraparenchymálny (LFP atď.)
Vrstvy vľavo, zhora nadol: pokožka hlavy, lebka, dura mater, pavúkovec, pia mater, kôra, biela hmota. Zdroj pravého signálu: EEG, ECoG, intraparenchymálny (LFP atď.)

Vrstvy vľavo, zhora nadol: pokožka hlavy, lebka, dura mater, pavúkovec, pia mater, kôra, biela hmota. Zdroj pravého signálu: EEG, ECoG, intraparenchymálny (LFP atď.)

Keď sa vrátime k analogii s našim štadiónom, mikrofóny ECoG sú umiestnené vo vnútri štadióna a bližšie k davu. Preto bude zvuk oveľa zreteľnejší ako zvuk EEG mikrofónov mimo štadióna a EKoG bude schopný rozlišovať medzi zvukmi jednotlivých segmentov davu. Toto vylepšenie však stojí peniaze - vyžaduje si invazívny chirurgický zákrok. Ale podľa štandardov invazívnej chirurgie nie je tento zákrok až taký zlý. Ako mi povedal jeden chirurg: „Je pomerne neinvazívne umiestniť výplň pod tvrdú penu. Musíte si prepichnúť dieru v hlave, ale nie je to také strašidelné. ““

Potenciál miestneho poľa (LFP)

- Mierka: malá

- Rozlíšenie: stredne nízke priestorové, vysoké časové

- Inváznosť: vysoká

Prejdime od povrchových elektródových diskov k mikroelektrodám - drobným ihličkám, ktoré chirurgovia vpichnú do mozgu.

Zatiaľ čo niektoré elektródy sú dodnes vyrábané ručne, nové technológie využívajú kremíkové doštičky a výrobné techniky požičané v priemysle integrovaných obvodov.

Spôsob, akým miestne potenciály poľa pracujú, je jednoduchý - zoberiete jednu takúto ultratenkú ihlu s hrotom elektródy a vložíte ju jeden alebo dva milimetre do kôry. Tam zhromažďuje priemernú hodnotu elektrických nábojov zo všetkých neurónov v určitom polomere elektródy.

LFP vám dáva nie také zlé priestorové rozlíšenie fMRI v kombinácii s okamžitým dočasným rozlíšením ECoG. Podľa štandardov riešenia je to pravdepodobne najlepšia voľba zo všetkého vyššie uvedeného.

Bohužiaľ je to hrozné aj inak.

Na rozdiel od fMRI, EEG a ECoG nemá mikroelektróda LFP žiadnu mierku - iba vám hovorí, čo robí malá sféra, ktorá ju obklopuje. A je oveľa invazívnejší, pretože sa skutočne dostáva do mozgu.

Na bejzbalovom štadióne je LFP jediný mikrofón visiaci nad jednou časťou sedadiel, ktorý v tejto oblasti zachytáva čistý zvuk a možno na chvíľu alebo na druhej strane zachytí jediný hlas - ale väčšinou sníma všeobecné vibrácie.

A úplne novým vývojom je viac elektródové pole, čo je v podstate myšlienka LFP, len sa skladá zo 100 LFP súčasne. Viacelektródové pole vyzerá takto:

Image
Image

Malý štvorec 4 x 4 mm so 100 kremíkovými elektródami. Tu je ďalšia, tu môžete vidieť, ako ostré sú elektródy - niekoľko mikrónov na samom konci:

Image
Image

Registrácia jednotlivých jednotiek

- Mierka: malá

- Rozlíšenie: veľmi vysoké

- Inváznosť: veľmi vysoká

Na zaznamenanie širšieho LFP je hrot elektródy mierne zaoblený, aby mala elektróda väčšiu plochu, a odpor (nesprávny technický výraz) sa zníži, aby sa zachytili veľmi slabé signály zo širokého spektra miest. Výsledkom je, že elektróda zhromažďuje chór aktivity z miestneho poľa.

Pri registrácii jednotlivých jednotiek sa tiež používa ihlová elektróda, ale ich hroty sú veľmi ostré a zvyšuje sa tiež odpor. Z tohto dôvodu je väčšina šumu premiestnená a elektróda nezachytáva takmer nič, kým nie je veľmi blízko neurónu (niekde v 50 mikrónoch), a signál z tohto neurónu je dostatočne silný na to, aby prekonal stenu vysokoodporovej elektródy. Táto elektróda prijíma samostatné signály z jedného neurónu a nemá žiadny šum v pozadí. Môže tak sledovať súkromný život tohto neurónu. Najmenšia možná mierka, najvyššie možné rozlíšenie.

Niektoré elektródy chcú posunúť vzťahy na vyššiu úroveň a použiť metódu patch clamp, ktorá vám umožní odstrániť hrot elektródy a ponechať len malú trubičku, sklenenú pipetu, ktorá priamo nasaje bunkovú membránu neurónu a urobí jemnejšie merania.

Image
Image

Patch clamp má aj túto výhodu: na rozdiel od všetkých ostatných metód sa fyzicky dotýka neurónu a môže nielen zaznamenávať, ale aj stimulovať neurón vstrekovaním prúdu alebo udržiavaním napätia na určitej úrovni na vykonanie konkrétnych testov (iné metódy môžu stimulovať iba celé skupiny celé neuróny).

Nakoniec môžu elektródy úplne podmaniť neurón a skutočne preniknúť cez membránu, aby zaznamenali. Ak je hrot dostatočne ostrý, bunku nezničí - membrána sa nejako utesní okolo elektródy a bude veľmi ľahké stimulovať neurón alebo zaznamenať rozdiel napätia medzi vonkajším a vnútorným prostredím neurónu. Ale toto je krátkodobá technika - prepichnutý neurón nebude dlho žiť.

Na našom štadióne bude registrácia jednotlivých jednotiek vyzerať ako jednosmerný mikrofón pripevnený k golieru jedného tučného muža. Miestnym zvieraním potenciálu je mikrofón v krku niekoho, ktorý zaznamenáva presný pohyb hlasiviek. Je to skvelý spôsob, ako spoznať pocity človeka z hry, ale budú vytrhnuté z kontextu a nemožno ich použiť na posúdenie toho, čo sa v hre deje, alebo o osobe samotnej.

To je všetko, čo máme. Aspoň to používame dosť často. Tieto nástroje sú zároveň veľmi pokročilé a budú sa javiť ako technológie doby kamennej pre ľudí budúcnosti, ktorí neuveria, že sme si museli zvoliť jednu z technológií, aby sme otvorili lebku, aby sme získali vysoko kvalitné záznamy o mozgu.

Ale napriek všetkým obmedzeniam nás tieto nástroje veľa naučili o mozgu a viedli k vytvoreniu prvých kurióznych rozhraní mozog-počítač. Viac o nich v ďalšej časti.

ILYA KHEL

Prvá časť: Ľudský kolos

Druhá časť: Mozog

Tretia časť: Let nad neurónovým hniezdom

Štvrtá časť: neuro-počítačové rozhrania

Piata časť: Neuaralinkov problém

Šiesta časť: Age of Wizards 1

Šiesta časť: Age of Wizards 2

Siedma časť: Veľká fúzia