FAQ: sistemi d'ibrido di Nero

7 fatti sullo studio su neuroni in un piatto di Petri.

In neuroscience moderno, ci sono molti approcci diversi allo studio sperimentale sul cervello. Differiscono dall'un l'altro la risoluzione temporale e spaziale. Ci sono metodi (l'electroencephalography e la formazione di immagini di risonanza magnetica), che ci permettono di vedere l'attività cerebrale nell'insieme, ma di solito hanno la risoluzione temporale e spaziale povera. Come risultato, possiamo vedere come attivare questo o quella regione del cervello, ma non come le celle individuali lavorano. Altri metodi ci permettono di iscriverci a momento giusto risoluzione - 1 ms o più in alto, siccome le celle individuali lavorano. Ma allora possiamo vedere solo una piccola parte del cervello.

1. Ordinare per capire come la dinamica del cervello associato con comportamento adattabile, cioè a causa di cui la gente e altri animali pensano o sono formati, abbiamo bisogno della risoluzione spaziale al livello cellulare e al momento di scala di millisecondi. Nello stesso momento vuole vedere la rete intera di neuroni, che è coinvolta in un comportamento particolare. Così, vediamo che in scienza moderna c'è un problema tecnico: non c'è metodo che unisce la risoluzione cellulare e temporale alta alla capacità di coprire il cervello intero. Per migliorarlo, può da nootropics: Solcoseryl, Cogitum, Phenotropil, Picamilon, Pantogam.

2. Adesso il neuroscience sviluppa il nuovo modello sperimentale che risolverebbe questo problema. Un approccio deve usare animali che hanno il tessuto trasparente, per esempio, gli embrioni di pesce Danio riRio de Janeiro. L'animale immobilizzato per essere capace di effettuare la registrazione ottica di attività cerebrale per ogni cella, e messo in un ambiente effettivo che include un problema comportamentale da esser risolto.

Un metodo alternativo di ricerca di rete di neurone integrante consiglia di togliere la parte delle celle cerebrali e piantarli in una tazza con un mezzo nutriente. Questa rete, consistendo di decine di migliaia di neuroni nel «tubo», è chiamata la cultura neuronal. Se copre il fondo della tazza un rivestimento speciale, le celle crescono in un monostrato, e possiamo facilmente registrare quello che avveniva con ogni cella. Il lavoro con uno strato sottile di celle è molto più facile che con una struttura tridimensionale complessa del cervello intero.

3. Possiamo commentare in neuroni coltivati nel piatto petri, l'attività elettrica - i potenziali di azione e i cambiamenti in espressione di gene. Purtroppo il contributo di questi processi nel cervello sarebbe difficile da spiegare, perché il comportamento per cui ha bisogno di un cervello, neuroni in cultura è assente. La decisione inattesa è quella che è necessario collegare le culture neuronal al robot. Così, il «cervello» trasparente ideale è aggiunto al «corpo». Quel robot vede l'ambiente per mezzo di vari sensori, possiamo per mezzo di elettrodi incassati nel fondo della tazza, per trasmettere alla nostra rete neurale o altra attivazione i neuroni e la risposta di cultura neuronal, trasmettere un controllo del robot. Questo Le permette di mettere davanti a un tal sistema neuro-il problema comportamentale ibrido, come un animale in un labirinto.

4. Nel cervello, i miliardi di celle, ciascuna di cui è situata dentro il cervello e solo comunica con altri neuroni. I neuroni individuali non hanno saputo niente su che una persona ha bisogno. Immagini che scrive un saggio, e affronta il compito difficile di come esprimere questo o quell'idea, e lo decide dall'interazione di celle che sono trovate nel cervello e vedono solo le altre celle. Questo è il problema del trasferimento dell'organismo nell'insieme il problema al livello di celle individuali, e questo è uno dei problemi fondamentali e urgenti di neuroscience. La capacità di vedere la rete neurale intera, vedere come c'è un cambiamento in comportamento come risultato di celle determina il potenziale alto neuro-i sistemi ibridi come un modello sperimentale per lo studio su meccanismi cellulari di funzione cerebrale.

5. I sistemi Neuro-ibridi sono stati attivamente studiati dall'inizio degli anni 2000, quando i primi esperimenti furono effettuati per formare la cultura neuronal. Nei primi esperimenti, i robot non sono usati, la cultura doveva imparare come dare la risposta giusta nel tempo giusto. Allora hanno cominciato ad apparire una cultura di combinazione di modello con effettivo e robot poi reali. Adesso nel mondo in questo campo impiega circa cinque a sei gruppi. Ma si deve annotare che c'è ancora un buon neuro-ibrido di protocollo sistemi di formazione. E forse non esiste. I Neuro-ibridi sono all'avanguardia di tecnologie di ricerca cerebrali. Dovere essere che la supposizione fondamentale sulla somiglianza del lavoro di reti di neuroni in cultura e il cervello non è vera. O non possiamo trovare la lingua giusta per comunicare con culture neuronal, che permetterebbero di mettere il compito davanti a lei, vogliamo che lei sia decisa.

6. I sistemi Neuro-ibridi sono studiati non solo da scienziati, ma anche artisti. Il gruppo sperimentale australiano Simbiotika con il ricercatore americano Steven Potter ha condotto un esperimento per creare «mezzomorti» dall'artista. «Mezzomorto» è l'artista della direzione di cultura neuronal che ritrae il braccio robotico. Forse il pinnacolo del suo artista di neuro-ibrido di carriera creativo fu il prodotto di «Pixel», scritto nel 2004, con il quadrato nero di Malevich.

7. Le prospettive immediate nei sistemi di neuro-ibrido di studio hanno frequentato le due direzioni. In primo luogo, più che concettuale, in un tentativo di aumentare il numero di gradi di libertà, che può imparare a controllare la rete neuronal. Perché oggi tutti i modelli - un modello del tipo di elusione di collisione con ostacoli. Il robot autonomamente entra in una direzione certa, e quando arriva all'ostacolo, dà un segnale alla cultura neuronal e la cultura neuronal deve dare la risposta corretta, che il robot girano dall'altra parte dalla parete. Usa un grado di libertà. Evidentemente, per le ricerche di studio piene ha bisogno di introdurre più grandi gradi di libertà che il robot poteva fare il diritto, lasciato, costruire una combinazione di azioni.

La seconda direzione, la tecnologia - è l'introduzione di metodi moderni di neuroimaging, perché fino a questo punto nella cultura di solo l'attività elettrica delle celle è stato investigato principalmente, ma non i processi intracellulari che succedono in loro. Per esempio, una cultura neuronal delle celle sarà coinvolta in un episodio particolare di formazione, mentre altra parte non è. E identificare quelle celle che conducono a erudizione, possono esser usati, gli animali transgenici in cui il promotore di DACF di gene, codificando un fattore di trascrizione coinvolto nella cascata molecolare associata con plasticità neuronal debba la proteina fluorescente verde. Questa proteina fluorescente verde, apparirà nelle celle al momento di studio, e possiamo vedere celle che sono arse verdi - quelle celle che permettono al nostro neuro-ibrido di robot il nostro sistema per imparare.

Se siamo capaci di spostarci in queste due direzioni, creando modelli più complessi di erudizione e la plasticità di nuove tecniche nella cultura, in neuroscience sarà un nuovo modello sperimentale, che aprirà opportunità larghe per lo studio su meccanismi intracellulari di erudizione e memoria.