Buzz
Cỗ máy để tìm hiểu điều gì đang diễn ra bên trong não cơ thể - tuyệt vời đối với công việc này nhưng không mấy vui vẻ với chuột. Tại Viện Nghiên cứu Não học Allen, ở Seattle, các nhà nghiên cứu trước tiên gỡ một phần nắp sọ của chuột - nhiều chuột thực sự - và thay thế nó bằng một cửa sổ nhỏ có lỗ. Sau đó họ cố định chuột vào một khung chặt chẽ bằng cách bắt vít vào đầu chuột.
Phần quan trọng của việc quét não gọi là cần sa Neuropixels, một kim nhọn dài 10 mm được làm bằng công nghệ tương tự như chip máy tính. Sáu chiếc kim này nằm trên một cái cartridge rơi xuống thông qua cánh tay robot qua lỗ trên cửa sổ sọ và vào não chuột. Mỗi kim có gần 1.000 điểm ghi lại hoạt động thần kinh, các tín hiệu điện của các tế bào thần kinh tương tác với nhau. Các nhà nghiên cứu Allen đưa các kim này vào các khu vực sâu nhất của vỏ thị giác.
Sau đó, họ hiển thị các đồ vật cho chuột đó và sử dụng Neuropixels để xem não phản ứng như thế nào. Loại đồ vật gì? Một lưới. Một hình vạt đen và trắng. Một hình vạt khác, nhưng lần này di chuyển chậm. Loại kích thích hình ảnh mà não của mọi loại động vật đều phản ứng. Ngoài ra: hình ảnh của thế giới tự nhiên, động vật và nhiều hơn nữa. Họ cũng đã cho chuột xem hai đoạn từ cảnh mở đầu dài một của bộ phim Touch of Evil của Orson Welles, lặp đi lặp lại. Trong suốt thời gian này, Neuropixels thu thập dữ liệu từ hàng trăm, có lẽ hàng nghìn, tế bào thần kinh được định vị bằng một tiêu chuẩn ánh sáng mà viện nghiên cứu đã đề xuất.
Vào thứ Hai, Viện Allen đã thu thập tất cả 70 terabyte dữ liệu điện não nguyên thủy, sắp xếp thành 850 gigabyte thông tin hữu ích hơn và cung cấp miễn phí. Đó chính là mục tiêu. Để cung cấp cho những người nghiên cứu về não, máy tính cố gắng mô phỏng não và giao diện Não-Máy tính một số con số cụ thể để làm việc. “Trong 50 năm qua, mọi người chỉ thu thập dữ liệu từ 30 tế bào thần kinh, 40 tế bào,” Christof Koch, nhà khoa học trưởng tại Viện Allen nói. “Rất khác biệt khi bạn có 2,000, hoặc 50,000, hoặc 100,000 như chúng tôi có.”
Koch cho biết tập dữ liệu này cho thấy hoạt động từ các vùng kết nối khắp não - có thể là 1,000 tế bào thần kinh đồng thời từ 10 khu vực khác nhau dọc theo chiều dài của cần sa, từ một khu vực thị giác đến khu vực khác, hoặc từ khu vực thị giác đến các khu vực xử lý cấp cao hơn. Đó là hàng nghìn lần nhiều tế bào thần kinh hơn so với những gì hầu hết các nhà nghiên cứu có thể quan sát. “Điều này thực sự sẽ thay đổi cách thức nghiên cứu thần kinh học,”
Các bộ dữ liệu như dữ liệu của Viện Allen nhắm vào kiến thức cơ bản, căn bản về não. Nó được giả định cung cấp cho các nhà nghiên cứu khác điều gì đó mà họ có thể giả thuyết, tính toán, thậm chí huấn luyện các thuật toán học máy. “Đây là toàn bộ loạt câu hỏi mà bạn có trong lĩnh vực thần kinh học,” Koch nói. “Chữ ký của việc học là gì? Nếu một động vật học một nhiệm vụ, điều đó thể hiện như thế nào?”
Cuối cùng, các chuyên gia về công nghệ não muốn hiểu rõ não đến mức đọc được đầu ra của nó và sử dụng nó để điều trị bệnh, hoặc thậm chí điều khiển máy tính và các công nghệ khác. Hiện tại, chẳng ai biết cách làm điều đó. Đúng là các phòng thí nghiệm và công ty trên khắp thế giới đều đang làm việc trên các thiết bị có thể đọc hoạt động của não với độ chính xác và đặc thù cao hơn, nhưng chúng vẫn chỉ là bản nháp sơ bộ. Công ty Neuralink của Elon Musk, ví dụ, có vẻ đang cố gắng sử dụng một công nghệ gọi là lưới thần kinh, trong đó một robot gắn các điện cực tinh tế vào não trực tiếp. Họ hiện đang thử nghiệm trên chuột và nói họ cũng đang làm việc với động vật không phải người. Một nhóm nghiên cứu đã phát triển một lưới thần kinh mà vẫn duy trì được trong chuột đến tám tháng; một công ty gọi là CTRL-labs (mà Facebook mua lại) đang cố gắng tiếp cận với con người bằng cách kết nối máy tính với đầu ra từ các tế bào thần kinh chuyển động thông qua tín hiệu ở cổ tay. Facebook cũng có một nỗ lực riêng để nhắm vào các trung tâm ngôn ngữ để dịch từ ngôn ngữ thành cái gì đó mà máy tính có thể hiểu.
Một rào cản lớn là đo hoạt động điện của tế bào thần kinh trong khi cũng chính xác vị trí của chúng bên trong não. Đó là cách để bạn tìm hiểu cách một bộ não hoạt động thực sự, nhưng không dễ dàng. Một điều, bạn cần theo dõi trong thời gian vài tuần, vài tháng, có lẽ cả nhiều năm. Nhưng các điện cực bị phân hủy trong dung dịch nồng của não, hoặc bị chất nhầy cản trở do phản ứng miễn dịch của chủ thể. Ví dụ, các cần sa Neuropixel có thể cản trở việc quan sát vi khuẩn cùng lúc. Các điện cực mềm mại, linh hoạt có thể giúp điều này. (Các nhà nghiên cứu Allen liệt kê tất cả dữ liệu của họ - điện cơ, hình ảnh năng lượng thần kinh bằng 2-photon, và cả những dữ liệu khác - vào cùng một bản đồ não 3D tổng thể).
Vấn đề tiềm ẩn khác: dữ liệu chuột vẫn chỉ là dữ liệu chuột, có nghĩa là nó không phải là một mô hình hoàn hảo cho con người. Vỏ thị giác của chuột đủ lộn xộn trong cấu trúc - theo quan điểm của một số nhà khoa học não, chuột có cách cấu trúc cảm giác xúc giác và mùi hương mà loài linh trưởng không có. “Tôi thực sự cảm thấy một chút tương tự,” Loren Frank, một nhà thần kinh học tại Viện Y học Howard Hughes nói, ông làm việc với các điện cực polymer uốn cong. “Nhưng để bảo vệ cho người nghiên cứu chuột, rõ ràng rằng vỏ não chuột có nhiều đặc điểm giống nhau.”
Điều đó sẽ tuyệt vời, vì chuột dễ làm việc hơn bất kỳ linh trưởng nào - nghiên cứu chuột rẻ hơn, nhanh hơn, hiểu biết tốt hơn và có ít hạn chế đạo đức hơn. (Xin lỗi, chuột nhỏ.)
Quan trọng hơn có lẽ là công cụ để tìm hiểu càng phát triển hơn, điều này có nghĩa là các địa điểm như Viện Allen có thể tiến bộ về công nghệ và dữ liệu ở chuột, nhìn vào nhiều tế bào thần kinh hơn cùng một lúc, học cách đọc dữ liệu tốt hơn. Tất cả nhằm mục tiêu đến con người sau này. Koch nói họ đang làm việc trên điều đó: “Chúng tôi đang làm việc với một số bác sĩ phẫu thuật để được phê duyệt giao thức để đặt điều này vào một phần vỏ não của người, trong đó bác sĩ phẫu thuật biết từ trước họ phải loại bỏ nó,” Koch nói. Điều đó có thể để phẫu thuật để xử lý, ví dụ như co giật cục bộ. “Đó không còn xa,”
Trong khi đó, các nhà nghiên cứu khác đang làm việc để phát triển một cần sa Neuropixel gần năm lần dài hơn cần sa ở đầu máy chuột - 48 mm, đủ dài để xâm nhập vào các lớp sâu nhất của não linh trưởng. Như họ nói, thức ăn cho tư duy.
Những bài viết tuyệt vời khác trên Mytour
- Netflix, cứu lấy chính mình và đưa cho tôi một cái gì đó ngẫu nhiên để xem
- Công nghệ và phụ kiện tốt nhất cho chó của bạn
- Hệ thống điện ngầm tuyệt đẹp đáng kinh ngạc của Liên Xô cũ
- Tại sao người giàu cốt tỉnh thế?
- Một vụ án mạnh mẽ, một nhân chứng có thể đeo được, và một nghi can không tưởng
- 👁 Chuẩn bị cho thời đại video deepfake; ngoài ra, kiểm tra tin tức mới nhất về trí tuệ nhân tạo
- 🎧 Âm thanh không nghe đúng? Hãy kiểm tra các tai nghe không dây, thanh âm và loa Bluetooth yêu thích của chúng tôi
