Heilar apa og rotta sameinaðir í einn ofurheila

Taugalæknum við Duke háskólann hefur tekist að sameina marga heila og vél í einn ofurheila til að rannsaka lífeðlisfræðilega eiginleika og aðlögunarhæfni sérstakra taugabrauta, og hvernig heilar tveggja eða fleiri dýra geta unnið saman að einföldum verkefnum.

Tveir rhesus apar, litlu frændur okkar, ræða málin.
Tveir rhesus apar, litlu frændur okkar, ræða málin.

Taugalæknar við Duke háskólann í Bandaríkjunum sameinuðu nýverið heila apa og nagdýra í sín hvorri tilrauninni til að rannsaka hvernig margir heilar geta unnið saman að einföldum reikniaðgerðum. Tauganetið, Brainet, leyfir dýrunum að deila bæði skyn- og hreyfiupplýsingum með hvort öðru í rauntíma svo þau geti stýrt hreyfingum eða unnið úr útreikningum með sameiginlegum hugmyndum.

Vísindamennirnir við Duke hafa áður unnið að svipuðum rannsóknum milli heila og véla (e. Brain-machine interfaces, BMIs) þar sem þau fönguðu rafvirkni heilans úr einstaklings rottum, öpum og mönnum og sendu upplýsingarnar til tækja til að m.a. stjórna vélarmi eða fígúru í sýndarveruleika. En þetta er í fyrsta skipti þar sem margir heilar deila upplýsingum og vinna sameiginlega að verkefnum.

„Í raun bjuggum við til ofurheila,“ sagði Miguel Nicolelis, aðalhöfundur rannsóknarinnar.

Tilraunirnar útskýrðar með myndmáli.
Tilraunirnar útskýrðar með myndmáli.

Í annarri tilrauninni tengdu vísindamennirnir heila þriggja rhesus apa sem unnu saman að því að hreyfa arm sem þeir sáu á tölvuskjá fyrir fram sig. Armurinn hafði þrjá ása (X, Y og Z) og gat hver api stýrt tveimur ásum (XY, XZ, YZ) og því þurfti einbeitningu minnst tveggja apa til að hreyfa arminn. Aparnir öðluðust reynslu með tíma og æfingu í verkefninu og aðlöguðust áskoruninni. Rannsakendur skráðu rafvirkni hjá meira en 700 taugum í heilum apanna meðan þeir hreyfðu gerviarminn.

Í hinni tilrauninni tengdu vísindamennirnir örþunna víra við líkamsskynjunarbörk í heila fjögurra rotta sem unnu sameiginlega að því að bera kennsl á mynstur (e. pattern recognition), að varðveita og endurheimta skynupplýsingar og m.a.s. spá fyrir um veðrið. Í þeirri tilraun námu rotturnar upplýsingar um hitastig og loftþrýsting og saman gátu þær spáð fyrir um hækkandi eða lækkandi líkur á rigningu. Rannsakendur sáu að saman unnu þær jafn vel eða betur heldur en einstaklings rottur.

Langtíma afleiðingar rannsóknarinnar eru óljósar en þetta gæti haft stórtækar afleiðingar fyrir endurhæfingu heila þeirra sem lamast eftir heilablóðfall en Nicolelis og kollegar vinna nú hörðum höndum að því að hanna mennskt tauganet í verkefninu Walk Again Project.

Heimildir: ScienceAlert og ScienceDaily