Wissenschaftler könnten bald Holographie verwenden, um Erinnerungen und Empfindungen direkt in das Gehirn zu schreiben

Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, das Gehirn dazu zu bringen, zu denken, dass es etwas wahrnimmt, was es nicht ist.

Mithilfe von Lichtblitzen zur Kontrolle von Neuronen glauben die Forscher, dass sie echte Gehirnaktivität "kopieren und einfügen" können. Dies ebnet den Weg für eine Zukunft, in der wir Erinnerungen bearbeiten, Schmerzen löschen oder ein nicht vorhandenes Bild einfügen können.

Die Technologie wird als holographischer Gehirnmodulator bezeichnet und verwendet holographische Projektionen, um einzelne Neuronen zu aktivieren oder zu unterdrücken. Das Endziel ist es, Tausende von Neuronen auf einmal in Mustern zu kontrollieren, die auf echter Gehirnaktivität basieren, um die Empfindung zu replizieren. Die Vision ist ein System, das die Gehirnaktivität ständig überwachen kann und basierend auf dem Kontext entscheiden kann, welche Neuronen angeregt und unterdrückt werden sollen. Natürlich könnte man in Eternal Sunshine of the Spotless Mind zu Gedanken der Gedächtnislücke springen, aber die Möglichkeiten sind viel größer.

Stellen Sie sich zum Beispiel ein Sichtsystem für Blinde vor, das aus einer Kamera besteht, die die Bilder, die durch ihre Linse gesehen werden, in die Gehirnaktivität umwandeln kann, die mit dem Sehen dieser Bilder verbunden ist. Oder eine Prothese, die einen Tastsinn vermitteln könnte. "Dies hat ein großes Potenzial für neurale Prothesen, da es die Präzision besitzt, die das Gehirn benötigt, um das Aktivierungsmuster zu interpretieren. Wenn Sie die Sprache des Gehirns lesen und schreiben können, können Sie in seiner eigenen Sprache mit ihm sprechen und es kann die Botschaft viel besser interpretieren ", sagte Alan Mardinly, Molekular- und Zellbiologe an der UC Berkeley, und Co-Autor auf einer neues Papier. "Dies ist einer der ersten Schritte auf einem langen Weg, um eine Technologie zu entwickeln, die ein virtuelles Gehirnimplantat mit zusätzlichen Sinnen oder erweiterten Sinnen sein könnte." Der holographische Gehirnmodulator befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber er ist vielversprechend, da er an Labormäusen getestet wurde. [eingebetteter Inhalt] Ein winziger dreidimensionaler Abschnitt des Mausgehirns mit 2.000 bis 3.000 Neuronen war das Ziel. Jedes dieser Neuronen wurde über ein Virus, das DNA an die Zelle liefert, mit einem Protein ergänzt, das das Neuron aktiviert, wenn es von einem Lichtblitz getroffen wird. Durch ein Fenster im Mausschädel, mit dem Licht das Gehirn erreichen kann, leuchteten die Forscher mit Lichtstrahlen – bis zu 300 Mal pro Sekunde – und aktivierten jeweils bis zu 50 Neuronen gleichzeitig. Die große Herausforderung bestand darin, auf einzelne Zellen abzuzielen. Das Team verwendete computergenerierte Holografie, die Licht beugt und fokussiert, um ein 3D-Muster zu erzeugen. Dies wurde dann auf das Hirngewebe auf der Oberfläche des somatosensorischen Kortex in den Mäusen projiziert – speziell auf die Berührungs-, Sicht- und Motorzentren. "Der große Fortschritt ist die Fähigkeit, Neuronen präzise in Raum und Zeit zu steuern", sagte Co-Lead-Autor Nicolas Pégard. "Mit anderen Worten, um die sehr spezifischen Neuronengruppen zu aktivieren, die Sie aktivieren möchten, tun Sie dies in der charakteristischen Größenordnung und der Geschwindigkeit, mit der sie normalerweise arbeiten." Die Mäuse liefen auf Laufbändern, wobei ihre Köpfe immobilisiert waren, so dass das Zielsystem funktionieren würde, so dass keine Verhaltensänderungen beobachtet wurden. Die Gehirnaktivität der Mäuse, die in Echtzeit überwacht wurde, war jedoch die gleiche, als würde sie auf einen echten Sinnesreiz reagieren, sagten die Forscher. Natürlich ist noch viel zu tun. Die Technologie funktioniert derzeit nur an einem sehr kleinen Teil des Gehirns, und die Ausrüstung dazu ist riesig. Die Technologie kann so skaliert werden, dass sie mehr auf die äußere Schicht des Gehirns abzielt, stellte das Team fest, und schließlich wird die Größe der Ausrüstung miniaturisiert werden können, um in einen Rucksack zu passen. Die nächsten Schritte sind jedoch die Verbesserung der Forschung. Dies bedeutet, dass die Mäuse so trainiert werden, dass die Forscher Änderungen ihres Verhaltens nach der Modulation des Gehirns erkennen können. Es bedeutet auch, reale Muster der Gehirnaktivität im Kortex aufzuzeichnen, so dass sie diese dann mit dem holografischen Gehirnmodulator wiedergeben können, um zu sehen, ob sie die gleiche Reaktion hervorrufen. Die Forschung des Teams wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.