מֵידָע

שתל מוח משפר את הזיכרון-אבל איך?


https://www.nytimes.com/2018/02/06/health/brain-implant-memory.html

טיפול חדש יכול לשפר את הזיכרון על ידי "שליחת פולסים חשמליים כדי לסייע למוח כאשר הוא מתקשה לאחסן מידע חדש". אני מנסה להבין איך זה עובד פיזית, במונחים של איך זה באמת עוזר למוח. אני יכול לדמיין שזה קשור לכך שהנוירונים עוברים את סף ירי האות ביתר קלות, אבל האם זה בגלל שהסף לפתע נמוך יותר בגלל הנוכחות של הזרם, או מה?

מישהו יכול לתת לי הסבר על המדע שעומד מאחורי זה במונחים של דיוק?

המון המון תודה


ממה שאני מבין, כשאנחנו לומדים אנחנו עוברים על דברים לא מעט פעמים, זה כך שהמוח שלנו יעבור על תאי הזיכרון שבהם אנו מאחסנים את המידע הזה באמצעות דחפים חשמליים. כך שכאשר דחף חשמלי עובר על כמה ענפים הם מחזקים את הענפים, (אינני מכיר את המדע העומד מאחורי זה). זה מה שעוזר לנו לשנן נתונים. אז אם העברנו הרבה אימפולסים על הענפים זה יכול לעזור לחזק אותם או לטגן את המוח, רק תנסו את זה בסביבה בטוחה כמו מעבדה ולא בכיסא חשמלי תוצרת בית. כמו שאמרת זה עוזר להם לרוץ יותר בקלות על המוח, מה שהופך את זה הרבה יותר קל לזכור דברים.

מקווה שזה עוזר,

אבן ג'לאל


מחקר חדש מראה כי גירוי המוח החשמלי יכול לעזור לזיכרון

ניפוח המוח עם פרצי חשמל קטנים בתקווה לשפר את הזיכרון אינו מושג חדש לגמרי, אולם מחקר חדש מראה שהטיפול הניסיוני יכול להיות יעיל יותר ממה שמעידים מחקרים קודמים. צוות של מדעני מוח מאוניברסיטת פנסילבניה הם הראשונים שהוכיחו בהצלחה כי גירוי חשמלי למוח יכול להיות בעל השפעות משקמות.

המחקר, שפורסם ב ביולוגיה נוכחית , מייצג את אחד הפרויקטים הממצאים ביותר בנושא כיצד גירוי מוחי עמוק מסוג זה עשוי להפחית סימנים של דמנציה ולסייע במאבק באובדן זיכרון כתוצאה מפגיעות ראש ופגיעות מוח טראומטיות אחרות השכיחות בחיילים שחוזרים ממלחמות באפגניסטן ובעיראק.

המחקר נערך במסגרת פרויקט בן ארבע שנים במימון משרד ההגנה בשם "שחזור זיכרון פעיל" שמטרתו פיתוח מכשיר מושתל לחלוטין שישחזר את תפקוד הזיכרון שאבד. המחקר נערך על קבוצת בדיקות של אנשים הסובלים מאפילפסיה, מכיוון שהמצב יכול להשפיע על הזיכרון, וכלל סדרת בדיקות זיכרון בהן המשתתפים קיבלו גירוי לאזורים במוח שזוהו כקשורים לקידוד זיכרון. החוקרים עוררו את המוח הן במצבים בעלי תפקוד גבוה והן בעל תפקוד נמוך ומצאו כי בעוד שהזיכרון השתפר כאשר התרחשה גירוי במצב התפקוד הנמוך, המשתתפים דווקא קיבלו ציון נמוך מהרגיל כאשר גירוי התרחש במצב שכבר מתפקד.

כמו ה ניו יורק טיימס דיווחים, למחקרים קודמים על גירוי מוחי עמוק היו תוצאות מעורבות. כמה מומחים סבורים כי גירוי חשמלי של המוח חידד את הזיכרון, אך אחרים חשבו שהוא פוגע רק במוח. מחקר חדש זה מציע תובנה רבה יותר להצלחות ולכישלונות העבר על ידי הוכחה כי עיתוי הגירוי הוא המפתח.

למרות שמחקרים נוספים נחוצים, החוקרים טוענים כי ממצאים אלה יכולים להתאים למשהו שנקרא "טיפול בסגירה סגורה" הכולל שימוש בשתלי מוח לשליחת פולסים חשמליים רק כאשר המכשיר יזהה שהם יעזרו. "הנתונים מצביעים על יישומים לטיפול בלולאה סגורה בתפקוד לקוי של הזיכרון", אמרו החוקרים בסיכום שנכלל במחקר. התקווה בקרב מדעני מוח רבים היא שיישומים כאלה יכולים לסייע בטיפול בסימפטומים של אלצהיימר, דמנציה או פגיעות מוח אחרות.


מדעני ההגנה האמריקאים המציאו שתל מוח שמחזק את הזיכרון

לשוכחים יותר מבינינו עשויה בקרוב לגשת לשתלים מוחיים שיכולים לסייע לריצוף הזיכרונות שלנו, אם טכנולוגיה חדשה שפותחה על ידי כוח ההגנה האמריקאי תתקבל לאימוץ נרחב יותר. על פי הדיווחים, שתלי מוח חדשים במערך חשמלי "מראים הבטחה" בסיוע לאנשים המנסים לחפור זיכרונות מרחוק דעתם.

צוות סוכנות הפרויקטים למחקר מתקדם בהגנה (DARPA) עוסק בעיקר בסיוע לאנשים שסבלו מפגיעות מוח טראומטיות, ולא לאנשים הנוטים לעזוב את הבית מבלי לאסוף את מפתחות הבית שלהם, אך ניתן ליישם את התהליך בכל רחבי הלוח, הם אומרים. "לכולם יש ניסיון להיזכר ברשימות ארוכות של פריטים או כיוונים מסובכים להגיע לאנשהו", מסביר מנהל התוכנית ג'סטין סאנצ'ס בהודעה לעיתונות. "היום אנו מגלים כיצד נוירוטכנולוגיות ניתנות להשתלה יכולות להקל על ביצוע המוח של פונקציות אלה."

מה שהופך את התהליך החדשני לכל כך חדשני הוא האופן שבו הוא 'קורא' את התהליכים העצביים של המוח - הוא יכול לראות כיצד המוח שלנו יוצר ומחזיר זיכרונות, ואף מסוגל לחזות מתי כוחות הזיכרון שלנו עומדים לאכזב אותנו. סאנצ'ס אומר שהצוות שלו בוחן מתי הרגע האופטימלי לגירויים חשמליים הוא באמת: כאשר הזיכרונות נוצרים, כאשר הזיכרונות נזכרים או איפשהו בין לבין.

הצוות הציב מערכי אלקטרודות קטנים באזורי המוח הידועים כאחראים ליצירת זיכרון הצהרתי - המשמש לזיכרונות קצרים ופשוטים כמו רשימות - זיכרון מרחבי וניווט. המתנדבים שגויסו למחקר לא סבלו מבעיות זיכרון במיוחד, אך נקבעו לעבור ניתוח מוחי לבעיות נוירולוגיות אחרות. כאשר נבדקו, כוחות הזיכרון שלהם שופרו.

הפרטים המלאים של המחקר נמנעים עד לבדיקת עמיתים ופרסום בכתב עת מדעי, אך כמה תוצאות כבר הוצגו בפורום טכנולוגי בהנחיית DARPA עצמה, כפי שדווח טרוי אוקס מה"וויז'ן טיימס ". "עדיין יש לנו הרבה מה ללמוד כיצד המוח האנושי מקודד זיכרון הצהרתי, אך הניסויים המוקדמים הללו מבהירים נושאים כגון אלה ומציעים שיש פוטנציאל גדול לסייע לאנשים הסובלים מליקויים מסוימים בזיכרון", אמר לו סאנצ'ס.

מדעני DARPA בוחנים גם דרכים בהן ניתן לעורר את המוח כדי לסייע ללמידה וכן לשפר את זכירת הזיכרון. אנו כבר יודעים ש'שידור חוזר 'של מיומנות מסוימת בעיני רוחנו יכול לעזור לנו ללמוד אותה, ומאוחר יותר השנה הסוכנות תתחיל לנסות למפות את תהליכי החזרה הללו כפי שהם מתרחשים במוח.


איך אפשר בכלל לשחזר זיכרון?

היפוקמפוסהוא מבנה הממוקם עמוק בתוך האונה הזמנית של המוח, האחראי על להפוך זיכרונות לטווח קצר לזכרונות ארוכי טווח. אפילפסיה והפרעות נוירולוגיות אחרות עלולות לפגוע בהיפוקמפוס ולמנוע מאנשים ליצור זיכרונות חדשים.

המכשיר שפותח על ידי ברגר ועמיתיו יכול להחליף חלקים פגומים בהיפוקמפוס ואף לשפר את תפקודו של היפוקמפוס בריא.

שבב עם אלקטרודות מושתל בהיפוקמפוס ורשומות אותות המייצגים זיכרונות לטווח קצר, אז האותות הללו נשלחים למחשב שבו הם נמצאים מתמטית הופך לזיכרון לטווח ארוך ולאחר מכן נשלח חזרה למערך האלקטרודות השני, המעורר חלק אחר של ההיפוקמפוס.

מטרתו של מכשיר זה אינה לזהות זיכרונות נפרדים אלא ללמוד כיצד הם הופכים לזיכרונות ארוכי טווח. זה כמו כללים המשמשים לתרגום, ” מסביר ברגר ומוסיף זאת זיכרונות שווים למילים, וההמרה המתמטית שלהם דומה לתהליך של תִרגוּם.

צוות ברגר בדק את המכשיר הזה על חולדות שהוכשרו לבצע משימת שינון פשוטה. כל חולדה עם שתל הונחה בתא עם שני מנופים. בהתחלה, החולדה הוצגה מנוף אחד בצד אחד של החדר, והחולדה הוכשרה לדחוף אותה.

כעבור זמן מה הופיעו שני מנופים משני הצדדים, ואם החולדה תלחץ על הידית השנייה, היא תקבל מעט מים. השלמה מוצלחת של משימה זו דרשה מהחולדה לשנן איזו ידית לדחוף תחילה.

כדי לבדוק שתלי זיכרון, החוקרים הזריקו לחולדות חומר כימי המפריע לתפקודו הטבעי של הזיכרון, והניסוי במנוף חזר על עצמו. החולדות עדיין הצליחו להשתמש במנופים בצורה נכונה, ומשמעות הדבר הייתה שהם עדיין מסוגלים ליצור זיכרונות חדשים. במילים אחרות, השתלים עוזרים לחולדות לזכור את המידע הנדרש.

מעניין שגם החוקרים גילו זאת השתלים הצליחו לשפר את תפקוד הזיכרון אפילו בחולדות שלא טופלו בזריקות כימיות.

צוות Berger ’s מצא כי המכשיר מתפקד באותה יעילות גם בקופים. כיום הם עורכים מחקרים ב חולים עם אפילפסיה. לדברי ברגר, עד כה הם לא אספו מספיק נתונים, אך לדעתו, תוצאות הניסוי הזה יהיו יוצאות דופן.

הוא מוסיף כי הבעיה העיקרית היא לקבוע כיצד להמיר מתמטית זיכרונות לטווח קצר לזכרונות ארוכי טווח כי יש לך רק הזדמנות אחת לעשות את זה נכון.

לדברי ברגר, גורם חשוב ליעילות המכשיר הזה בחולים הוא יכולת המוח של המטופל להסתגל, או שלו פּלָסטִיוּת.

לאדם יש השפעה רבה יותר על המכשיר מאשר המכשיר על אדם, ” הוא אומר.

המטרה הסופית של החוקרים היא ליצור מכשיר שיכול להפוך שחזור זיכרון אפשרי אך גם יעזור לשפר את הזיכרון האנושי הרגיל. אבל ההיבט הפילוסופי של מניפולציה של הזיכרון הוא עצום: אם אנשים יכולים לשלוט בזיכרונותיהם, האם הם גם יוכלו לשנותם?

מהן ההשלכות של שינוי כזה על אנשים עצמם? האם ניתן לפענח זיכרונות ולהשתמש בהם כראיה בבית המשפט? או שאנשים יצליחו למחוק את הזיכרונות שלהם ולהחליף אותם בזיכרונות אחרים לגמרי? נכון לעכשיו, שאלות אלה עדיין נותרו ללא מענה.


עתיד השתלות המוח

מה היית נותן עבור שבב רשתית המאפשר לך לראות בחושך או עבור שתל שבלול מהדור הבא המאפשר לך לשמוע כל שיחה במסעדה רועשת, לא משנה כמה חזק? או לשבב זיכרון, המחובר ישירות להיפוקמפוס המוח שלך, ונתן לך זכרון מושלם מכל מה שאתה קורא? או לממשק מושתל עם האינטרנט שתרגם אוטומטית מחשבה שקטה שנוסחה בצורה ברורה ("מלך השמש הצרפתי") לחיפוש מקוון שעיכל את דף ויקיפדיה הרלוונטי והקרין סיכום ישירות למוח שלך?

המשך לקרוא את המאמר שלך עם חברות ב- WSJ


RatHat: מערכת שתל המוח להדפסה במיקוד עצמי

לא חל שינוי משמעותי באופן בו מדעני המוח ניגשים לשיטות סטריוטקסיות במשך עשרות שנים. כאן אנו מציגים שיטה סטריאוטקסית חדשה המשפרת את הגישות המסורתיות על ידי הפחתת עלויות, הכשרה, זמן כירורגי וסיוע לחזרה. מערכת השתלת המוח RatHat הינה מכשיר סטריאוטקסי להדפסה תלת מימדית לחולדות אשר מפוברק לפני הניתוח ומתאים לצורת הגולגולת. מבני RatHat מושתלים ישירות במוח ללא צורך בפילוס ראש או מיפוי קואורדינטות במהלך הניתוח. ניתן להשתמש במערכת RatHat יחד עם המכשיר הסטריאוטקסי המסורתי של מסגרת u, אך אינה מצריכה שימוש במיקרומניפולטור להשתלות מוצלחות. כל מערכת RatHat מכילה מספר מרכיבים עיקריים כולל השתל להרכבת רכיבים תוך גולגולת, סטנסיל כירורגי למיקוד אתרי מקדחה, ומכסה המגן לפגיעות ופסולת. כל רכיב משרת פונקציה ייחודית וניתן להשתמש בו יחד או בנפרד. אנו מדגימים את היתכנותה של מערכת RatHat בארבעה ניסויים שונים של הוכחה עקרונית: 1) מכשיר צינורית 3 קוטבים, 2) מכלול אוקטרודה-אלקטרודה, 3) מערך אלקטרודות קבוע ו -4) הידר-טטרודה. השתלים היו מוצלחים, עמידים לאורך זמן (עד 9 חודשים). קבצי הדפסה של RatHat נוצרים בקלות, ניתנים לשינוי בתוכנת CAD למגוון יישומים וניתנים לשיתוף בקלות ותורמים למטרות מדעיות ולשכפולים פתוחים. מערכת RatHat הותאמה למספר פרדיגמות ניסיוניות במעבדה שלנו ואמורה להיות דרך שימושית חדשה לביצוע ניתוחי שתלים סטריאוטקסים במכרסמים.

הצהרת השפעה אנו מדגימים גישה חדשה לניתוח סטריאוטקסי של מכרסמים. נוירוכירורגיה של מכרסמים היא מיומנות מורכבת הדורשת ציוד יקר לייצוב הראש ומיקרומניפולטורים ללוקליזציה. RatHat היא מערכת שתלים מוחיים להדפסה תלת מימדית המפחיתה עלויות וזמן באמצעות קבצים כירורגיים ממופים ומודפסים. סטנסיל כירורגי מאפשר מיקום מהיר של חורי מקדחה, וראטהאט ממקם רכיבים במוח באמצעות קואורדינטות אטלס. מערכת RatHat היא משאב משותף בקלות המאפשר מטרות מדעיות פתוחות לשכפולים פשוטים וארכיון של יישומים ניסיוניים ספציפיים.


שתל מוח מחזק זיכרון

כיום הטכנולוגיה המתקדמת יותר ויותר סייעה לבני אדם להתגבר על גופם המגבלות הנורמליות. כעת מדענים בודקים שתל שיכול לסייע בשיפור הזיכרון, במיוחד לאנשים הסובלים מהפרעות קוגניטיביות. מייקל כהנא, מנהל מעבדת הזיכרון החישובית מאוניברסיטת פנסילבניה מצטרף להארי סרניבאסאן כדי לדון כיצד הזיכרון פועל וכיצד הוא מאוחסן במוחנו.

הטכנולוגיה המתקדמת יותר ויותר עזרה לבני אדם להתעלות על המגבלות הנורמליות של גופם.

כעת, מדענים בודקים שתל שיכול לסייע בשיפור הזיכרון, במיוחד עבור אלו הסובלים מהפרעות קוגניטיביות.

מצטרף אלינו כעת לדיון מייקל כהנא, מנהל מעבדת הזיכרון החישובית של אוניברסיטת פנסילבניה.

אז, לפני שנכנס לשתל זה, כיצד פועל הזיכרון?

כיצד הוא מאוחסן במוחנו?

זו שאלה מצוינת ומורכבת באמת.

דבר אחד שלמדנו לאחרונה הוא שאחסון זיכרונות תלוי ברשת פעילות נרחבת באזורי מוח מרובים.

זה לא חלק בודד אחד במוח שאוחסן את הזיכרון, ותהליך אחסון הזיכרונות משתנה מאוד.

לפעמים אותו אדם יצליח או ייכשל מסיבות שאנו לא מבינים לגמרי, וכי עצם היכולת היא חלק מרכזי בפאזל.

נראה שיש טריקים וטיפים בהם נוכל להשתמש כדי לנסות לרשום זיכרון, אך כאשר איננו מנסים לשנן משהו באופן פעיל, כיצד המוח מקבל החלטות לגבי מה חשוב ומה לא חשוב?

ובכן, אני חושב שכמה דברים שהם באמת חשובים, אנחנו יודעים שהם חשובים, והמוח שלנו יגיב לזה עם דופמין, וזה יעזור לאחסן זיכרונות ביעילות.

האם יש. בואו נדבר קצת על השתל.

מהו השתל, ומה הוא עשה?

ובכן, עבדנו עם מטופלים הסובלים מאפילפסיה קשה.

אלה מטופלים שעוברים טיפול נוירוכירורגי כדי לטפל בהפרעת ההתקפים שלהם, ומנתחים ישתילו מאות אלקטרודות בתוך המוח באזורים רבים כדי לנסות ולמפות את מוקד ההתקפים - שם מקורם של ההתקפים במוח - כך שאז ניתן יהיה לבצע כריתה בטוחה של אזורים אלה, לחסוך את הרקמה הבריאה של המוח ולקוות לשלוח מטופל הביתה עם הרבה פחות התקפים או אפילו ללא התקפים.

וכך בידינו, המחקר שעסקנו כרוך בחקר הזיכרונות של המטופלים הללו בזמן שאנו מגרים חשמלית את המוח באמצעות פולסים חשמליים בטוחים וחלשים מאוד.

אך השתל עדיין אינו שתל במובן זה שהוא ממריץ חיצוני השולט בדחפים לאלקטרודות המושתלים במוחם של מטופלים אלה למטרות קליניות.

אבל שתל עתידי יכול להיות מכשיר עטוף במלואו, מכשיר אטום לחלוטין בתוך הגוף, אשר ימריץ בתגובה את המוח האנושי על סמך הפעילות שהוא מזהה, ואז יגיד לו היכן, מתי וכיצד גירוי צריך להישלח.

מה למדת מהלימוד שלך עד כה?

מה עבד, או מה עבד, או מה הייתה התוצאה?

נכון, אז ממצא המפתח שהיה לנו היה שכאשר אנו מגרים את קליפת המוח הזמנית לרוחב, שהוא החלק הזה של המוח ממש מאחורי שרירי השמאלי, הצלחנו לשפר באופן משמעותי את תפקוד הזיכרון אך רק כאשר גירענו את המוח ברגעים בהם פעילות הרשת החשמלית של המוח סימנה כי כישלון עומד לקרות.

במילים אחרות, הוא סימן שזיכרונות לא הולכים להיווצר ביעילות, וכאשר אנו מגרים בדיוק אז, אנו מראים שבעצם אנו יכולים לייצר שיפור ממוצע של 15% בתפקוד הזיכרון, אך במקרים רבים, השפעת השיפור. היה גדול בהרבה מזה.

אתה עובד עם אוכלוסייה שמתקשה לאחסן זיכרון, אבל האם אתה יכול לראות שזה משמש עם מישהו שאין לו בעיות לנסות לשפר את היכולת לאחסן ולזכור זיכרון?

אני חושב שזה תיאורטי אפשרי.

כלומר, הבעיה העיקרית היא סיכון כירורגי והפחתת הסיכון הכירורגי, אבל אתה יכול לדמיין שאתה יכול להשתמש בו כדי לשפר את הזיכרון, אם כי ברור שיהיה לך סיכוי גדול יותר לשפר את הזיכרון אם הזיכרון כבר לא היה מתפקד היטב מהזמן.

אז מה הפוטנציאל של מוצר כזה שיהיה כדאי מבחינה מסחרית בעתיד בהתחשב בכמה אוכלוסייה סובלת מאלצהיימר ודמנציה והפרעות אחרות?

ובכן, אז מה שהראנו הוא הוכחת מושג, ועדיין יש לעשות הרבה עבודה כדי לתרגם זאת לטכנולוגיה בת קיימא שיכולה להיות מושתלת במספר רב של אנשים.

אני חושב שעבודה אפשרית.

זה לא ממש לדחוף את המעטפה רחוק מדי במובן זה שהכל בתוך מכלול הדברים שאנשים הצליחו לעשות בשנים האחרונות, אבל זה מחבר הרבה התקדמות טכנית בכמה דרכים חדשות ומעניינות.

אז מלבד, אתה יודע, שתל או שיפור זיכרון כזה, מה הם דברים פשוטים יותר שאנשים יכולים לעשות כדי להיות מודעים כיצד לשפר את הזיכרון שלהם או כיצד לשמור ולשמור ואז גם לאחזר זיכרונות?

ובכן, אתה יודע, מאז תקופתם של היוונים הקדמונים, אם לא קודם לכן, ידענו הרבה על זיכרונות אשר מסייעים לאנשים לזכור דברים, אך אלה זיכרונות הם הכשרה.

הם דורשים הרבה תרגול והרבה כוונה, ואתה יודע, בוודאי שרבים מהם מוכרים לכולנו.

זה מועיל אם תפרט מידע.

אם אתה עובד קשה באחסון המידע, ככל שאתה מעבד אותו יותר, כך הוא יישמר טוב יותר, וגילוי אחרון אחרון הוא שחשוב מאוד לבדוק את הזיכרון שלך כדי לתמוך בשמירה על מידע חדש שלמדת.

ממצא ידוע נוסף בספרות הזיכרון הוא אפקט המרווח.

אם תרחיק אימונים, תזכור את הדברים טוב יותר.

אם אתה לומד לבחינה, אתה יכול להשתמש בטכניקות אלה ביעילות, אך הן אינן פועלות באופן אוטומטי, וישנם אנשים שהאוטומטיים נפגעים להם עד כדי כך שהם אינם יכולים לבצע פעולות בסיסיות של חיי היומיום.

בסדר. מייקל כהנא, פרופסור לפסיכולוגיה באוניברסיטת פנסילבניה, תודה רבה שהצטרפת אלינו.


מדענים מגלים כיצד להשתיל זיכרונות שווא

השתלת זיכרונות שווא יכולה לרפא אלצהיימר, פוסט טראומה ודיכאון. זה גם יכול להקל על צאצאים, לאפשר שיבוש עדים או לתת לאנשים הנמצאים תחת דיקטטורה אכזרית פטריוטיות כוזבת.

חוקרי ה- MIT סטיב רמירז וצ'ו ליו עשו לאחרונה היסטוריה כאשר השתילו בהצלחה זיכרון שקרי במוחו של עכבר. ההוכחה הייתה תגובה פשוטה של ​​המכרסם, אך ההשלכות הן עצומות. הם הניחו את היצור הקטן והפרווה בתוך קופסת מתכת, והוא קפא והציג תגובת פחד מובהקת. העכבר הגיב כאילו קיבל שם הלם חשמלי, כשלא היה לו כלל.

מה שהופך אותו למרתק יותר הוא שהצלחתם נחשבה לזריקה ארוכה. ההשערה הייתה שלא רק שהם יכולים לזהות את אותם נוירונים הקשורים לקידוד זיכרון, אלא שהם יכולים בעצם לשכתב אחד. מומחים אומרים כי מדובר בהישג מרשים שעוזר לחשוף עוד את התעלומה של אופן פעולת הזיכרון. למרות שמדעני המוח חשבו על אפשרות כזו במשך שנים, הם מעולם לא חשבו שניסוי מסוג זה אכן יכול להצליח.

פריצת דרך זו התאפשרה עקב מחקר מאוקספורד שגילה בדיוק כיצד זיכרונות לטווח קצר מועברים לזיכרון לטווח ארוך. אבל חוקרי ה- MIT לקחו את זה לכיוון חדש לגמרי. הזיכרונות למעשה מאוחסנים לא באזור אחד, אלא בקבוצות מסוימות של נוירונים המכונים אנגראמים. רמירז וליו התכנסו בשנת 2010 ועיצבו שיטה חדשה לחקר מוח חי, לזיהוי מנגנונים ספציפיים. מדעני המוח השתמשו בטכניקה שנטבעה לאחרונה בשם optogenetics, המעסיקה לייזרים כדי לעורר תאים מהונדסים גנטית שנועדו להגיב אליהם.

אזורים שבהם נמצא הזיכרון מודגשים בסגול.

המדענים וצוותם הזריקו קוקטייל ביוכימי למוחם של עכברים מיוחדים, מהונדסים גנטית. הקוקטייל הכיל גן בעל חלבון רגיש לאור הנקרא channelrhodopsin-2. זה הוזרק לגירוס המשונן - האזור בהיפוקמפוס שבו מקודד הזיכרון. ואז הם השתילו נימים בגולגולות העכברים. אלה שימשו כצינור לייזר. החוקרים גילו שהם יכולים להפעיל מחדש זיכרון על ידי הצפת נוירונים מסוימים באור לייזר.

על מנת להוכיח שהם יכולים לזהות מנגנונים מסוימים, הם הפעילו מחדש זיכרון הקשור לפחד. לאחר הניסוי, רקמות המוח של העכברים נבדקו במיקרוסקופ. אלה הקשורים לזיכרון ספציפי זוהרים בירוק בגלל הכימיקל המוזרק. ליו השווה אותו ל"לילה כוכב "בו ניתן היה לצפות ב"כוכבים בודדים". האנגרם שזוהר היה קשור למכת אלקטרו בכף הרגל, וכך עורר את תגובת ההבהלה או הפחד.

כעת, לאחר שידעו איזה אנגרם קשור לפחד, הם הקימו ניסוי כדי לבדוק זאת. לאחר הזרקת הקוקטייל לאותו אזור במוח, הניחו את העכבר בתוך קופסת מתכת. הקופסה הזו הייתה בטוחה. העכבר הצליח לחקור במשך 12 דקות שלמות ללא בעיות. למחרת, הוא הוכנס לקופסה אחרת אך קיבל מכת חשמל במקום זאת. שתי הקופסאות הללו נבדלות בצבע, צורה וריח, מבטיחים החוקרים. למחרת, אותו עכבר הונח שוב בתוך הכספת, והיה זוכר אותו כבטוח. אך חוקרים הפעילו את זיכרון הלם כף הרגל באמצעות לייזר, ויזמו את תגובת הפחד.

רשתות נוירונים מאירות.

האם יש אפשרות לנהוג דומה עבור בני אדם? לדברי רמירז, "מכיוון שהוכחת העקרון קיימת ... הקפיצה היחידה שנותרה בין בני האדם היא רק חדשנות טכנולוגית". כיום, מעל 20 מעבדות ברחבי העולם בונות על מחקר זה. למעשה, צוות צרפתי השתיל לאחרונה זיכרונות שווא במוחם של עכברים ישנים. הווארד אייכנבאום, מנהל המרכז למדעי המוח באוניברסיטת בוסטון, הולך לכיוון אחר. הוא עובד על יצירת זיכרונות ארוכים וגדולים יותר, אותן חוויות המתגלות לאורך זמן.

ישנן השלכות חיוביות רבות כגון היכולת להוציא את הנשיכה מהזיכרונות הכואבים הקשורים ל- PTSD, או דיכאון והפרעות פסיכיאטריות אחרות. ייתכנו יישומים לאלצהיימר, זיכרונות הנדסיים הפוכים שאבדו למחלה. זה אפילו מקיים הבטחה לסובלים מהפרעת שימוש בסמים, ומאפשר להם לשכוח את ההתמכרות שלהם.

למרות זאת, יש גם קונוטציות שליליות. מכיוון שהזיכרון שלנו הוא הדבק שמחזיק את זהותנו יחד, האם מחיקת זיכרון, אפילו רע, לא הייתה מוחקת חלק בלתי נפרד מהאדם עצמו? למרות שכואב, הזיכרונות השליליים שלנו מגדירים אותנו. כמובן, אלה שרוע דיכאון או רדופים על ידי PTSD יכלו לראות בכך חסד מציל. כיום, מדענים לא שואפים למחוק טכנית, לפחות בהתחלה, אלא לשכתב זיכרון באופן המקדם, ולא מעכב, את בריאות הנפש. אבל הפוטנציאל קיים. ישנן השלכות נוספות.

נוירון הקשור לתגובת הפחד מואר.

מה לגבי השתלת זיכרונות שווא בעדים כדי לשנות את תוצאות המשפטים? רבים בעבר הורשעו כשהיו חפים מפשע, שוחררו לאחר מכן בשל הופעת בדיקות ה- DNA. השתלת זיכרון כוזב עלולה להוביל לצורה חדשה וחסרת רחמים של שיבוש עדים. סרטים כמו הַתחָלָה אוֹ שמש נצחית יכול להפוך למציאות. אבל אם אתה מוחק את הזיכרון של אקס גרוע מהעבר שלך, האם השיעורים שלמדת על אהבה מסתדרים עם זה?

ישנן השלכות מבחינת השליטה במדינה ואפילו ריבונות נפשך. הליך כזה תחת משטר טוטליטרי יכול לייצר פטריוטיות מזויפת, ואף למחוק את זכרונות המהפכנים כדי להפוך אותם לנאמנים למדינה. היכולת לעשות זאת למעשה נחשבת במרחק של ארבעה עד חמישה עשורים. אולם קבוצת המחקר הפדרלית DARPA אומרת כי מדובר בארבע שנים בלבד משתל מוחי המסוגל לשנות זיכרונות הקשורים ל- PTSD. תיאורטית, טכנולוגיה כזו יכולה לשמש כדי להשתיק חילוקי דעות.

בינתיים, פרופסור לפסיכולוגיה מאוניברסיטת ניו יורק, ד"ר גארי מרקוס, הציע להכניס שבב למוח האנושי כדי לאפשר ממשק אנושי-אינטרנט, מה שהופך את המוח למנוע חיפוש וכן לשפר את הזיכרון. אולי תוכל לגבות קבצים כדי למנוע התעסקות. אבל האם זה לא גם יאפשר להאקר להגיד לפרוץ לך את המוח? דיאלוג אתי חשוב חייב להתחיל כעת. יש להקים מבנה -על ופרוטוקול קפדני. ובכל זאת, רוב הסיכויים שאלו שפועלים מחוץ לגבולותיה עדיין עשויים להפר אותו. למרות שטכניקה זו מראה הבטחה, יש לחוקק רגולציה ופיקוח נוקבים כדי למנוע הפרות זכויות אדם והפלות של צדק.

לאן שאנחנו נמצאים כרגע בנושא מניפולציה של הזיכרון וההשלכות המוסריות לחץ כאן:


'קוצב לב' למוח יכול לעזור לזיכרון, ממצאי מחקר

פולסים מתוזמנים היטב מאלקטרודות המושתלות במוח יכולים לשפר את הזיכרון אצל אנשים מסוימים, דיווחו מדענים ביום חמישי, בהדגמה הקפדנית ביותר עד היום כיצד גישה דמויית קוצב לב עשויה לסייע בהפחתת תסמיני דמנציה, פגיעות ראש ומצבים אחרים.

הדו"ח הוא תוצאה של עשרות שנים של פענוח אותות מוחיים, שנעזרו בשנים האחרונות במענקים גדולים של משרד ההגנה שנועדו לפתח טיפולים חדשים לאנשים עם פגיעות מוח טראומטיות, פצע ייחודי של מלחמות עיראק ואפגניסטן. המחקר, בראשות צוות מאוניברסיטת פנסילבניה, מתפרסם בכתב העת Current Biology.

ניסיונות קודמים לעורר את הזיכרון האנושי באמצעות אלקטרודות מושתלות הניבו תוצאות מעורבות: ניסויים מסוימים נראו מחדדים את הזיכרון, אך אחרים בלבלו אותו. העיתון החדש פותר את הבלבול הזה בכך שהוא מוכיח כי תזמון הגירוי הוא קריטי.

מיפוי אזורי הזיכרון כשהם פועלים בצורה גרועה משפר את קידוד המידע החדש של המוח. אבל אם תחומים אלה פועלים היטב - כפי שהם פועלים לאורך שעות היום ברוב כולם, כולל אלה עם ליקויים - פוגעת בתהליך.

"לכולנו יש ימים טובים וימים רעים, זמנים שבהם אנו ערפילים, או כשאנחנו חדים", אמר מיכאל כהנא, שהוביל יחד עם יוסף עזית את צוות המחקר. "גילינו שהסתלקות המערכת כשהיא במצב תפקוד נמוך יכולה לקפוץ למערכת בתפקוד גבוה."

חוקרים הזהירו כי השתלה היא הליך עדין וכי ייתכן שהשיפורים המדווחים אינם חלים באופן רחב. המחקר היה על חולי אפילפסיה למדענים עדיין יש הרבה עבודה לעשות כדי לקבוע האם לגישה זו יש את אותו פוטנציאל אצל אנשים עם תנאים אחרים, ואם כן כיצד ליישם אותה בצורה הטובה ביותר. אך בבירור חשיבות העיתוי, נראה כי התחום פינה פינה, אמרו מומחים.

מומחים אמרו כי הדו"ח החדש נותן למדענים תכנית הדרושה לגירוי קוגניטיבי בלולאה סגורה: אלקטרודות מושתלות המפקחות הן על המצב התפקודי של אזורי הזיכרון, מרגע לרגע, והן מספקות פעימות רק במיקרו-שניות כאשר הן מועילות. התקווה היא שתלים כה רגישים ומתוזמנים עלולים לחזק חשיבה וזיכרון במגוון מצבים, כולל אלצהיימר ודמנציות אחרות, כמו גם ליקויים כתוצאה מפגיעה מוחית.

"הדבר המגניב בעיתון הזה הוא שהם הראו מדוע גירוי פועל בתנאים מסוימים, ולמה הוא אינו פועל באחרים", אמר ברדלי ויוטק, פרופסור למדעי הקוגניציה ולמדעי המוח באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו. לא היה מעורב בעבודה. "זה נותן לנו תכנית להתקדמות."

ג'סטין סאנצ'ס, מנהל משרד הביוטכנולוגיות בסוכנות הפרויקטים למחקר מתקדם בהגנה של הפנטגון, שהוציא כ -77 מיליון דולר לקידום גירוי קוגניטיבי, אמר: "בעיני, מאמר זה הוא אחד מרגעי פריצת הדרך בנושא זה, כדי למצוא מקומות במוח כדי לעורר בדרך מסוימת זו כדי לשפר את הביצועים. "

תמונה

המחקר החדש הוא הפרק האחרון בשיתוף פעולה יוצא דופן בן עשרות שנים בין מדענים קוגניטיביים, מנתחי מוח ואנשים הסובלים מאפילפסיה קשה הנבדקים לניתוח. ה"הערכה "לפני הניתוח היא משלחת דיג מסוגים שבה הרופאים מטביעים מערך של אלקטרודות דרך החלק העליון של הגולגולת ומחכים להתקף, כדי לראות אם הוא פועל. רבות מהאלקטרודות יושבות בתוך או ליד אזורי זיכרון, וההמתנה יכולה להימשך שבועות בבית החולים. מדענים קוגניטיביים מנצלים הזדמנות זו, בהסכמת המטופלים, להציג בדיקות זיכרון ולצלם.

גישה זו - הנקראת הקלטה עצבית ישירה, וגיבוי כללי על המיקום הקליני של האלקטרודות - הפכה לקצה המוביל של המחקר בנושא הביולוגיה של הזיכרון האנושי. מחקר זה השתמש בנתונים של 150 חולים, והיו לו 20 משתפי פעולה ממוסדות ברחבי הארץ, כולל אוניברסיטת אמורי, אוניברסיטת וושינגטון, מרפאת מאיו ואוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו.

בסדרת ניסויים, החוקרים עשו למטופלים לשנן רשימות של מילים ובהמשך, לאחר הסחת דעת, ביקשו מהם להיזכר באופן חופשי בכמה מהמילים שהם יכולים. כל אותו הזמן, המדענים עקבו אחר קומץ "נקודות חמות" במוח אשר, כפי שהראו עבודות קודמות, היו קשורות מאוד לקידוד זיכרון. לפני בדיקות הגירוי, הצוות קבע את ההגדרות המדויקות למצבים של כל מטופל בתפקוד גבוה ותחתון.

כל משתתף ביצע שוב ושוב את מבחני שינון המילים, עם מילים שונות בכל פעם שרשימות מסוימות נשננו עם גירוי מוחי, ורשימות אחרות ללא גירוי, ששימשו כבקרה. המחברים בדקו אז את ביצועי הזיכרון על סמך אם הגירוי הגיע בזמן נמוך לעומת מצבי תפקוד גבוהים של המוח.

The team then statistically analyzed the results and found that people scored slightly higher than usual on words when stimulation arrived during a low or foggy state — and worse, when the pulse arrived in a high state. “The average enhancement effect was about 12 to 13 percent,” Dr. Kahana said. “And when stimulation arrived in a good state, the average was about 15 to 20 percent worse than usual.”

Dr. Doris Greenblatt, a psychiatrist who participated in the trial at Emory, said she sought the surgery because her epilepsy had long caused memory problems. “Each seizure I had tore at the fabric of memory, and it was as if my memories weren’t attached to anything,” Dr. Greenblatt said.

She agreed to the memory testing for the study. “It was a little humiliating, to be honest,” she said of the testing. “I would remember one or two items from a list of objects in a kitchen, for instance, then think, ‘Oh no, what else was there?’ ”

She said she had no idea whether the electrodes in her brain were stimulating or not. “All I can say is that it was exhausting, and I worried about how I was doing.” She had the surgery for her epilepsy a year ago, with Dr. Robert Gross, and has not had a seizure since her memory is also improved, she said.

The timed component in this study represented a clear break from previous approaches. In 2014 the Defense Department had funded another group testing stimulation in epilepsy patients — directly to a brain area near the hippocampus, which is crucial to memory formation. That approach did not take into account brain states, the high and low function, and it was not successful.

“To me,” said Dr. Voytek, the new approach “is a clear demarcation that the era of dumb stimulators is over.”


Researchers Create Brain Implant that Boosts Memory Power

It may sound like the work of science fiction, but two research teams have successfully created a brain implant that boosts memory.

In recent years, neuroscientists have made major advances in determining how the brain stores information and they’re using that information to reverse-engineer the process.

Nootropics and supplements like prl-8-53 powder promise to improve memory, but the results, if they appear, take time. Brain implants and electrical impulses may offer a more direct, quicker way to boost memory function.

The two research teams were able to successfully use electrical signals, carried to the brain through implanted wires, to boost memory in a group of patients.

Dr. Robert Hampson, leader of one of the teams and a neuroscientist at Wake Forest School of Medicine, called it a “major milestone in demonstrating the ability to restore memory function in humans.”

The Defense Advanced Research Projects Agency funded the research. The agency is hoping brain implants will be a life-changing technology for American soldiers who suffer traumatic brain injuries in combat. But the technology could also help patients battling Alzheimer’s disease and other cognitive disorders.

One of the research teams, led by Dr. Michael Kahana, worked with a group of people with epilepsy who were already slated to receive brain implants. The team read the brain signals of 25 participants while they performed word-recall memory tests. The scientists pinpointed the regions of the brain associated with poor memory function and delivered tiny electrical pulses to disrupt activity in those regions. By disrupting these areas, other regions of the brain associated with correct memory response were able to take over.

When tested later, the subjects’ scores on memory tests had improved by an average of 15%.

“That may not sound like much, but 15 percent is equivalent to 18 years of brain age,” said Kahana. Kahana said the results were equivalent to rewinding a 43-year-old’s brain to what it was like at age 25.

The goal is not to cure disease, Kahana says. “We’re trying to maintain the nervous system in as close to an optimal state as we can.”

The other research team, led by Hampson, manipulated the memories of 20 participants by tapping directly into the hippocampus. Subjects completed a short-term memory test, and researchers recorded the electrical signals associated with the correct answers. The team ran a separate experiment during which they delivered those recorded signals to the brain. The participants were then given memory tests. Their scores improved by 35%.

Hampson says the experiment demonstrates that it is possible to apply brain stimulation in a focused manner.

While the experiments are promising, there is still a long road ahead for memory prostheses. Researchers hope to eventually create a system that includes a brain implant that connects to a small controller that is surgically implanted under the skin.

Kahana hopes to develop a fully implantable device and start running trials within the next few years. He says the applications could go beyond those suffering brain injuries and cognitive disorders to include people with age-related memory loss.


צפו בסרטון: איך לשפר את הזיכרון? (יָנוּאָר 2022).