Kā reāllaikā ierakstīt 1 miljonu neironu
Jauna novatoriska metode varētu ļaut zinātniekiem tulkot informāciju, kas nāk no vairāk nekā 1 miljona neironu vienlaikus, kā arī atšifrēt darbību, kā tas notiek.
Pēdējo gadu desmitu laikā ikdienas dzīvē saražoto datu apjoms ir pieaudzis.
Piemēram, ejot pa ielu, jūsu mobilais tālrunis apkopos informāciju par to, cik daudz soļu esat veicis.
Iegādājoties kaut ko veikalā ar savu karti, banka zina, ko iegādājāties, cik tas bija un kur bijāt.
Tāpat veikals zina, vai jūs iepriekš kaut ko līdzīgu esat iegādājies.
Datus var iegūt efektīvāk nekā jebkad agrāk, taču tagad izaicinājums ir saprast, kas mums ar viņiem būtu jādara (ja kas). Mums ir numuri - bet vai tie mums ir noderīgi?
Milzīgs lēciens neirozinātnēs
Neirozinātnē situācija ir līdzīga, jo ir veikti milzīgi soļi, lai savāktu milzīgu datu daudzumu no smadzenēm. Tagad zinātnieki vienlaikus spēj klausīties un sazināties ar lielu skaitu smadzeņu šūnu.
Lai gan šis sasniegums ir izrādījies noderīgs diagnostikā, ārstēšanā un pētniecībā, tā potenciāls vēl nav pilnībā realizēts. Ātrums, kādā datus var apstrādāt pēc to apkopošanas, joprojām ir būtisks klupšanas akmens.
Datu apstrāde ātri kļūst par sašaurinājumu sasniegumiem, kas sasniegti citās neirozinātnes jomās. Piemēram, ja datus no smadzenēm varētu savākt un saprast reāllaikā, varētu veikt milzīgus lēcienus, kontrolējot paralizētu cilvēku robotu ieročus vai pat palīdzot paredzēt nenovēršamas epilepsijas lēkmes.
Lai šie mērķi tiktu sasniegti, ļoti ātri jāanalizē un jāaprēķina plaši datu okeāni.
Zviedrijas Lundas Universitātes Neuronano pētījumu centra pētnieki ir strādājuši pie šīs problēmas. Viņi ir izdomājuši metodi, kas reāllaikā spēj sazināties ar miljoniem nervu šūnu.
Viņu atklājumi nesen tika publicēti žurnālā Neiroinformātika.
Viņu sistēma varēja ne tikai klausīties smadzeņu šūnu pļāpāšanu, bet arī gandrīz acumirklī - 25 milisekundēs - to pārvērst nozīmīgā izvadā. Šīs jaunās iespējas noslēpums ir īpašs datu formāts, ko sauc par hierarhisko datu formātu, un process, kas pazīstams kā bitu kodēšana.
“Nervu šūnu signālu pārkodēšana tieši bitkodā ievērojami palielina atmiņas ietilpību. Tomēr vislielākais ieguvums ir tas, ka šī metode ļauj mums uzglabāt informāciju tā, lai tā būtu uzreiz pieejama datoru procesoriem. "
Jenss Šouborgs, Neironano pētījumu centra neirofizioloģijas profesors
Neirozinātnes nākotne
Martins Garvičs, kurš ir arī neirofizioloģijas profesors Neuronano pētījumu centrā, paskaidro, kā viņu metode ir ielas priekšā citām iejaukšanās reizēm (piemēram, elektroencefalogramma, kurā elektrodi tiek novietoti uz galvas ādas).
“Iedomājieties, ka vēlaties dzirdēt, par ko runā 10 cilvēki blakus esošajā telpā. Ja klausāties, pieliekot ausi pret sienu, jūs vienkārši dzirdēsit murmināšanu, bet, ja katram telpā esošajam cilvēkam uzliksit mikrofonu, tas pārveido jūsu spēju saprast sarunu, ”viņš saka.
"Un tad," piebilst Garwicz, "padomājiet par iespēju klausīties miljonu cilvēku, atrast saziņas modeļus un uzreiz uz tiem reaģēt - tas ir tas, ko mūsu jaunā metode ļauj."
Šī jaunā metodika ļauj veikt divvirzienu satiksmi: ziņojumus no nervu šūnām var salīdzināt un atbildes nosūtīt atpakaļ. Tehnoloģija balstās uz veidu, kā trafiks tiek pārveidots par bitkodu.
"Šīs arhitektūras un datu formāta ievērojams ieguvums ir tas, ka tas neprasa papildu tulkošanu, jo smadzeņu signāli tiek tieši pārveidoti bitkodā. Tas nozīmē ievērojamu priekšrocību visā komunikācijā starp smadzenēm un datoriem, īpaši attiecībā uz klīnisko pielietojumu. ”
Vadošā pētījuma autore Bengta Ljungkvista
Turpmāk šis modelis varētu palīdzēt neirozinātnei gūt milzīgus panākumus. Kaut arī smadzeņu un mašīnu saskarnes un smadzeņu un datoru saskarnes pēdējos gados ir ievērojami uzlabojušās, datu apstrādē tās bieži nonāk blokā.
Ja bitkodu sistēma ir veiksmīga, šo bloku var novirzīt no viņu ceļa.
