Ensimmäinen osa: Ihmiskolossus
Toinen osa: Aivot
Kolmas osa: Lentäminen neuronipesän yli
Osa neljä: neurotietokoneliitännät
Viides osa: Neuaralink-ongelma
Kuudes osa: Velhojen ikä 1
Kuudes osa: Wizardsin ikä 2
Seitsemäs osa: Suuri fuusio
Mainosvideo:
Lentäminen hermosolujen pesän yli
Tässä on Bock. Bock, kiitos sinulle ja ihmisillesi kielen keksimisestä.
Kiitokseksi haluamme näyttää sinulle kaikki uskomattomat asiat, jotka onnistuimme rakentamaan keksintösi ansiosta.
Okei, laitetaan Bock lentokoneeseen, sitten sukellusveneeseen ja vedetään hänet sitten Burj Khalifan huipulle. Näytetään nyt hänelle kaukoputki, televisio ja iPhone. Ja anna hänen istua Internetissä vähän.
Se oli hauskaa. Kuinka voit, Bock?
Kyllä, ymmärrämme, että olet melko yllättynyt. Jälkiruokana näytetään hänelle, kuinka kommunikoimme keskenämme.
Bock olisi järkyttynyt, jos hän huomaisi, että huolimatta kaikista maagisista kyvyistä, jotka ihmiset ovat hankkineet keskinäisen vuoropuhelun tuloksena puhekyvyn ansiosta, kommunikointiprosessi ei ole erilainen kuin hänen aikanaan. Kun kaksi ihmistä on puhumassa, he käyttävät 50000 vuotta vanhaa tekniikkaa.
Bock on myös yllättynyt siitä, että maailmassa, jossa hämmästyttävät koneet toimivat, ihmiset, jotka tekivät nämä koneet, vaeltavat samoilla biologisilla kappaleilla, joiden kanssa Bock ja hänen ystävänsä kävivät. Kuinka tämä on mahdollista?
Siksi neurotietokoneliitännät (BCI) - osa hermostotekniikan laajemmasta alasta, joka itsessään on biotekniikan osajoukko, ovat niin mielenkiintoisia. Olemme toistuvasti valloittaneet maailman tekniikoillamme, mutta kun on kyse aivoista - tärkeimmistä työkaluistamme - tekniikan maailma ei anna meille mitään.
Siksi jatkamme kommunikointia Bockin keksimän tekniikan avulla. Siksi kirjoitan tämän lauseen 20 kertaa hitaammin kuin luulen, ja siksi aivoihin liittyvät sairaudet vaativat edelleen liikaa ihmishenkiä.
Mutta 50000 vuotta sen suuren löydön jälkeen maailma voi muuttua. Aivojen seuraava raja on itse.
* * *
Aivojen ja tietokoneiden rajapinnoille (joita kutsutaan joskus aivojen ja tietokoneiden väliseksi tai aivojen ja koneiden väliseksi rajapinnaksi) on monia erilaisia vaihtoehtoja, jotka ovat hyödyllisiä eri asioille. Mutta kaikki, jotka työskentelevät NCI: ssä, yrittävät ratkaista yhden, toisen tai molemmat näistä kysymyksistä:
1. Kuinka otan tarvittavat tiedot aivoista?
2. Kuinka lähetän tarvittavat tiedot aivoihin?
Ensimmäinen koskee aivojen ulostuloa - eli neuronien sanojen tallentamista. Toinen koskee tiedon tuomista aivojen luonnolliseen virtaukseen tai tämän luonnollisen virtauksen muuttamista jollakin tavalla - eli stimuloimalla hermosoluja.
Nämä kaksi prosessia ovat jatkuvasti käynnissä päähäsi. Tällä hetkellä silmäsi suorittavat tietyn sarjan vaakasuuntaisia liikkeitä, joiden avulla voit lukea tämän lauseen. Aivojen neuronit tuottavat tietoa koneelle (silmäsi), ja kone vastaanottaa komennon ja vastaa. Ja kun silmäsi liikkuvat tietyllä tavalla, ruudulta tulevat fotonit tunkeutuvat verkkokalvoon ja stimuloivat aivokuoren takarauhasessa olevia neuroneja, jolloin maailman kuva pääsee tietoisuuteesi. Kuva stimuloi sitten aivojesi toisessa osassa olevia hermosoluja, mikä antaa sinun käsitellä kuvan tietoja ja ymmärtää lauseen.
Informaation syöttö ja lähtö ovat aivojen hermosolujen tekemät. Koko NCI-teollisuus haluaa liittyä tähän prosessiin.
Aluksi näyttää siltä, että tämä ei ole niin vaikea tehtävä. Loppujen lopuksi aivot ovat vain hyytelö. Ja aivokuori - se aivojen osa, jonka haluamme lisätä tallennukseen ja stimulaatioon - on vain lautasliina, joka sijaitsee kätevästi aivojen ulkopuolella, jossa siihen pääsee helposti käsiksi. Aivokuoren sisällä on 20 miljardia neuronia - 20 miljardia pientä transistoria, jotka voisivat antaa meille aivan uuden tavan hallita elämäämme, terveyttämme ja maailmaa, jos opimme työskentelemään heidän kanssaan. Onko niitä todella vaikea ymmärtää? Neuronit ovat pieniä, mutta tiedämme kuinka jakaa atomi. Neuronin halkaisija on 100 000 kertaa atomin koko. Jos atomi olisi tikkari, neuroni olisi kilometrien poikki - joten meidän pitäisi ehdottomasti pystyä työskentelemään tällaisten määrien kanssa. Eikö?
Mikä on ongelma?
Toisaalta nämä ovat oikeita ajatuksia, koska ne johtavat edistymiseen kentällä. Voimme todella tehdä sen. Mutta heti kun ymmärrät, mitä aivoissa todella tapahtuu, käy heti selväksi: tämä on ihmisen vaikein tehtävä.
Siksi, ennen kuin puhumme itse NCI: stä, meidän on tutkittava huolellisesti, mitä ihmiset tekevät NCI: stä. Parasta on suurentaa aivoja 1000 kertaa ja nähdä, mitä tapahtuu.
Muistatko aivokuoren vertailun lautasliinaan?
Jos suurennamme kuoren lautasliinaa 1000 kertaa - ja se oli noin 48 senttimetriä kummallakin puolella -, se on nyt kahden korttelin pituinen Manhattanilla. Kehän kiertäminen kestää noin 25 minuuttia. Ja koko aivot ovat kokoa Madison Square Garden.
Laitetaan se itse kaupunkiin. Olen varma, että useat sadat tuhannet siellä asuvat ihmiset ymmärtävät meidät.
Valitsin 1000x suurennuksen useista syistä. Yksi niistä on se, että voimme kaikki muuntaa koot heti päämme. Jokaisesta varsinaisen aivon millimetristä on tullut metri. Paljon pienemmässä hermosolujen maailmassa jokaisesta mikronista on tullut millimetri, jota on helppo kuvitella. Toiseksi kuoresta tulee "ihmisen" kokoinen: paksuus 2 mm on nyt 2 metriä - kuten pitkä ihminen.
Siten voimme kävellä 29. kadulle, jättimäisen lautasliinamme reunalle, ja on helppo nähdä, mitä sen kahden metrin paksuudessa tapahtuu. Esittelyä varten vedetään kuutiometri jättimäisestä kuorestamme tutkiakseen sitä, nähdään, mitä tapahtuu tyypillisessä kuutiomillimetrissä todellista kuorta.
Mitä näemme tässä kuutiometrissä? Meshanin. Puhdistetaan ja laitetaan takaisin.
Ensinnäkin asetetaan somas - kaikkien tässä kuutiossa elävien neuronien pienet kappaleet.
Somojen koko vaihtelee, mutta neurotieteilijät, joiden kanssa puhuin, sanovat, että kuoren neuronien somat ovat useimmiten halkaisijaltaan 10-15 mikronia (yksi mikroni = mikronia, 1/1000 millimetriä). Toisin sanoen, jos laitat 7-10 näistä linjaan, tämä viiva on ihmisen hiusten halkaisija. Asteikollamme monni on halkaisijaltaan 1-1,5 senttimetriä. Tikkukaramelli.
Koko kuoren tilavuus mahtuu 500000 kuutiometriin, ja tämä tila sisältää noin 20 miljardia somia. Toisin sanoen aivokuoren keskimääräinen kuutiometri sisältää noin 40 000 neuronia. Toisin sanoen kuutiometrissämme on noin 40 000 karkkia. Jos jaamme laatikkomme 40 000 kuutioon, joista jokaisella on 3 cm: n reuna, jokainen karkkimonsa on oman 3 cm: n kuution keskellä ja kaikki muut monni ovat 3 cm: n kaikkiin suuntiin.
Oletko täällä nyt? Voitteko kuvitella mittakuutiomme, jossa on 40 000 kelluvaa karkkia?
Tässä on mikroskooppinen kuva monniesta todellisessa aivokuoressa; kaikki muu hänen ympärillään on poistettu:
Okei, toistaiseksi se ei näytä niin monimutkaiselta. Mutta soma on vain pieni osa jokaisesta neuronista. Jokaisesta tikkaristamme ulottuu vääntyneitä, haarautuneita dendriittejä, jotka voivat asteikollamme ulottua kolmesta neljään metriin eri suuntiin, ja toisessa päässä voi olla 100 metriä pitkä aksoni (jos se ylittää aivokuoren toisen osan) tai kilometri (jos se laskeutuu) selkäytimeen ja kehoon). Jokainen niistä on millimetrin paksu, ja nämä langat muuttavat kuoren tiukasti kudotuksi sähköiseksi vihermelliksi.
Ja tässä vermikellissä tapahtuu paljon. Jokaisella neuronilla on synaptiset yhteydet 1000 - toisinaan jopa 10000 - muun neuronin kanssa. Koska aivokuoressa on noin 20 miljardia neuronia, tämä tarkoittaa, että yksittäisiä hermoyhteyksiä (ja kvadriljoona yhteyksiä koko aivoissa) on yli 20 biljoonaa. Kuutiometrillämme on yli 20 miljoonaa synapsia.
Kaiken tämän lisäksi kuutiossamme olevista 40 000 tikkareista ei ole vermikeleitä, mutta tuhannet muut spagetit kulkevat kuution läpi kuoren muista osista. Ja tämä tarkoittaa sitä, että jos yritämme tallentaa signaaleja tai stimuloida neuroneja erityisesti tällä kuutioalueella, meidän on oltava hyvin vaikeita, koska spagettisekoituksessa olisi vaikea määrittää, mitkä spagettisäikeet kuuluvat monni-karkkeihimme (ja varjelkoon, tämä tahna sisältää Purkinjen solut).
Ja tietenkin, älä unohda neuroplastisuutta. Kunkin neuronin jännite muuttuu jatkuvasti, satoja kertoja sekunnissa. Ja kymmenet miljoonat synaptiset yhteydet kuutiossamme muuttavat kokoaan, katoavat ja ilmestyvät uudelleen.
Mutta tämä on vasta alkua.
On käynyt ilmi, että aivoissa on myös gliasoluja - soluja, joita on monenlaisia ja jotka suorittavat monia erilaisia toimintoja, kuten huuhtelevat synapseissa vapautuvia kemikaaleja, kääritään aksonit myeliiniin ja palvelevat aivojen immuunijärjestelmää. Tässä on joitain yleisimpiä gliasolutyyppejä:
Ja kuinka monta gliasolua on aivokuoressa? Noin sama määrä kuin neuronit. Joten lisää kuutioon 40 000 muuta näistä asioista.
Lopuksi on verisuonia. Jokainen kuutio millimetri aivokuori sisältää noin metrin pieniä verisuonia. Mittakaavassa tämä tarkoittaa, että kuutiometrissämme on kilometri verisuonia. Näin he näyttävät:
Poikkeaminen Connectomasta
Joten mittarilaatikkomme on pakattu täynnä monimutkaisia sähköisiä täytteitä. Muistakaamme nyt, että laatikkomme on itse asiassa kuutiometri.
Neurotietokoneliittymien insinöörien on joko selvitettävä, mitä tähän millimetriin haudatut mikroskooppiset monni sanovat, tai kannustaa tiettyjä monni tekemään oikeita asioita. Onnea heille.
Meidän olisi vaikea tehdä tämä 1000 kertaa suurennetulla aivollamme. Aivot, jotka muuttuvat täydellisesti lautasliinaksi. Mutta todellisuudessa hän ei ole sellainen - tämä lautasliina sijaitsee aivojen päällä, joka on täynnä taitoksia (jotka ovat asteikollemme 5-30 metriä syvät). Itse asiassa alle kolmasosa lautasliinan aivokuoresta on aivojen pinnalla - suurin osa siitä on taitoksissa.
Lisäksi ei ole niin paljon materiaalia, jolla on mahdollista työskennellä laboratoriossa. Aivot on peitetty monissa kerroksissa, mukaan lukien kallo - joka 1000x suurennuksella olisi 7 metriä paksu. Ja koska useimmat ihmiset eivät todellakaan pidä siitä, kun heidän kallonsa on auki liian kauan - ja tämä on todellakin epäilyttävä tapahtuma - sinun on työskenneltävä pienien aivojen tikkareiden kanssa mahdollisimman huolellisesti ja hienovaraisesti.
Ja kaikki tämä huolimatta siitä, että työskentelet kuoren kanssa - mutta paljon mielenkiintoisia ideoita NCI: stä käsittelee paljon matalampia rakenteita, ja jos seisot kaupungin aivojemme päällä, ne makaavat 50-100 metrin syvyydessä.
Kuvittele vain, kuinka paljon kuutiossa tapahtuu - ja tämä on vain yksi 500 000. osa aivokuoresta. Jos hajotamme koko jättimäisen kuoremme yhtä suuriksi kuutioiksi ja rivitämme ne peräkkäin, ne venyttäisivät 500 kilometriä - aina Bostoniin asti. Ja jos päätät tehdä kiertotien, joka kestää yli 100 tuntia kävellessäsi nopeasti, voit milloin tahansa pysähtyä katsomaan kuutiota, ja kaikki tämä monimutkaisuus tulee olemaan sen sisällä. Kaikki tämä on nyt aivoissa.
Elon Muskin Neuralink. Osa 3: Kuinka onnellinen sinun pitäisi olla, jos et välitä kaikesta tästä
Sinun.
Takaisin osaan 3: lentäminen hermosolujen pesän yli
Kuinka tutkijat ja insinöörit käsittelevät tätä tilannetta?
He yrittävät saada kaiken irti työkaluista, joita heillä on tällä hetkellä - työkaluista, joita he käyttävät neuronien tallentamiseen tai stimulointiin. Tutkitaan vaihtoehtoja.
NCI-työkalut
Jo tehdyn perusteella voidaan erottaa kolme laajaa kriteeriä, joiden perusteella äänityslaitteen edut ja haitat arvioidaan:
1) Skaala - kuinka monta hermosolua voidaan tallentaa.
2) Resoluutio - kuinka yksityiskohtaista tietoa instrumentti saa - paikkatieto (kuinka tarkasti tallennuksesi kertovat, mitkä yksittäiset hermosolut laukeavat) ja ajallinen (kuinka hyvin voit kertoa, kun tallennamasi toiminta tapahtuu).
3) Invasiivisuus - onko leikkaus tarpeen, ja jos on, kuinka kallista.
Pitkän aikavälin tavoitteena on kerätä kerma kaikilta kolmelta ja syödä. Mutta vaikka syntyy väistämättä kysymys, mitkä näistä kriteereistä (yksi tai kaksi) voit jättää huomiotta? Tämän tai sen työkalun valinta ei ole laadun kasvu tai lasku, se on kompromissi.
Katsotaanpa, mitkä työkalut ovat tällä hetkellä käytössä:
fMRI
- Skaala: suuri (näyttää tietoja aivojen ympäri)
- Resoluutio: matala tai keskisuuri - spatiaalinen, hyvin matala - ajallinen
- Invasiivisuus: ei-invasiivinen
fMRI: tä ei usein käytetä NCI: ssä, vaan klassisena tallennustyökaluna - se antaa sinulle tietoa siitä, mitä aivoissa tapahtuu.
fMRI käyttää magneettikuvausta, magneettikuvaustekniikkaa. 1970-luvulla keksitty MRI oli röntgenkuvauksen skannauksen kehitys. Röntgensäteiden sijasta MRI käyttää magneettikenttiä (yhdessä radioaaltojen ja muiden signaalien kanssa) kehon ja aivojen kuvien luomiseen. Kuten tämä:
Täydellinen poikkileikkaussarja, jonka avulla voit nähdä koko pään.
Erittäin epätavallinen tekniikka.
fMRI ("toiminnallinen" MRI) käyttää MRI-tekniikkaa verenkierron muutosten seuraamiseen. Mitä varten? Koska aivojen alueiden aktivoituessa ne kuluttavat enemmän energiaa, mikä tarkoittaa, että he tarvitsevat enemmän happea - joten verenkierto lisääntyy tällä alueella hapen toimittamiseksi. Tässä mitä fMRI-skannaus voi näyttää:
Tietysti aivoissa on aina verta - tämä kuva osoittaa, missä verenkierto on lisääntynyt (punainen, oranssi, keltainen) ja missä se on vähentynyt (sininen). Ja koska fMRI voi skannata koko aivot, tulokset ovat kolmiulotteisia:
FMRI: llä on monia lääketieteellisiä käyttötarkoituksia, kuten lääkäreille tiedottaminen siitä, toimivatko tietyt aivojen alueet aivohalvauksen jälkeen, ja fMRI on opettanut neurotieteilijöille paljon siitä, mitkä aivojen alueet ovat mukana näissä toiminnoissa. Skannaus tarjoaa myös tärkeää tietoa siitä, mitä aivoissa tapahtuu tiettynä ajankohtana, se on turvallista ja ei-invasiivista.
Suuri haittapuoli on resoluutio. fMRI-skannauksella on kirjaimellinen resoluutio, kuten tietokoneen näytön pikseleillä, vain kaksiulotteisen sijasta, sen tarkkuutta edustavat kolmiulotteiset kuutiolliset tilavuuspikselit - vokselit (vokselit).
FMRI-vokselit ovat pienentyneet tekniikan kehittyessä, minkä seurauksena paikkatarkkuus on lisääntynyt. Moderni fMRI: n vokselit voivat olla niin pieniä kuin kuutiometri. Aivotilavuus on noin 1 200 000 mm3, joten korkean resoluution fMRI-skannaus jakaa aivot miljoonaan pieneen kuutioon. Ongelmana on, että hermoskaalassa tämä on edelleen melko paljon - jokainen vokseli sisältää kymmeniä tuhansia neuroneja. Joten parhaimmillaan fMRI osoittaa keskimääräisen verenkierron, joka on vedetty jokaisen noin 40 000 hermosolujen ryhmästä.
Vielä suurempi ongelma on väliaikainen ratkaisu. fMRI seuraa verenkiertoa, joka on epätarkkaa ja jäljessä noin sekunnin - ikuisuuden neuronien maailmassa.
EEG
- Asteikko: korkea
- Resoluutio: hyvin matala alueellisesti, keskipitkä ja korkea ajallinen
- Invasiivisuus: ei-invasiivinen
Lähes sata vuotta sitten keksitty EEG (elektroenkefalografia) asettaa monet elektrodit päähän. Kuten tämä:
EEG on ehdottomasti tekniikka, joka näyttää naurettavan alkeelliselta ihmisille vuonna 2050, mutta tällä hetkellä se on yksi harvoista instrumenteista, joita voidaan käyttää täysin ei-invasiivisen NCI: n kanssa. EEG tallentaa sähköisen aktiivisuuden aivojen eri alueille ja näyttää tulokset seuraavasti:
EEG-kaaviot voivat paljastaa tietoja lääketieteellisistä ongelmista, kuten epilepsia, seurata unihäiriöitä tai määrittää anestesiannoksen tilan.
Toisin kuin fMRI, EEG: llä on melko hyvä ajallinen resoluutio, joka vastaanottaa aivoista sähköisiä signaaleja, kun ne näkyvät - vaikka kallo laimentaa ajallista tarkkuutta huomattavasti (luu on huono johdin).
Suurin haitta on alueellinen tarkkuus. EEG: llä ei ole sitä. Kukin elektrodi rekisteröi vain keskimääräisen arvon - miljoonien tai miljardien hermosolujen varausten vektorisumma (näön kallon takia).
Kuvittele, että aivot ovat pesäpallostadion, sen hermosolut ovat ihmisiä joukossa, ja tiedot, jotka haluamme saada, ovat sähköisen toiminnan sijasta äänijohtojen johdannaista. Tässä tapauksessa EEG on joukko mikrofoneja stadionin ulkopuolella, sen ulkoseinien takana. Voit kuulla, milloin väkijoukko alkaa laulaa ja voi jopa ennustaa, mistä he ovat huutamassa. Pystyt antamaan erottavia signaaleja, jos käydään läheistä taistelua tai joku voittaa. Voit myös selvittää, jos tapahtuu jotain epätavallista. Siinä kaikki.
EKoG
- Asteikko: korkea
- Resoluutio: matala spatiaalinen, korkea ajallinen
- Invasiivisuus: läsnä
ECoG (elektrokortikografia) on samanlainen kuin EEG, koska se käyttää myös elektrodeja pinnalla - se vain sijoittaa ne kallon alle aivojen pinnalle.
Tyhmä. Mutta tehokas - paljon tehokkaampi kuin EEG. Ilman kallon häiriötä ECoG kattaa korkeammat spatiaaliset (noin 1 cm) ja ajalliset resoluutiot (5 millisekuntia). ECoG-elektrodit voidaan sijoittaa kovakalvon ylä- tai alapuolelle:
Tasot vasemmalla, ylhäältä alas: päänahka, kallo, dura mater, arachnoid, pia mater, aivokuori, valkoinen aine. Oikea signaalilähde: EEG, ECoG, intraparenkimaalinen (LFP jne.)
Palataksemme analogiaan stadionin kanssa, ECoG-mikrofonit sijaitsevat stadionin sisällä ja lähempänä väkijoukkoa. Siksi ääni on paljon selkeämpi kuin stadionin ulkopuolella olevat EEG-mikrofonit, ja EKoG pystyy erottamaan joukon yksittäisten segmenttien äänet. Mutta tämä parannus maksaa rahaa - se vaatii invasiivista leikkausta. Mutta invasiivisen kirurgian standardien mukaan tämä interventio ei ole niin paha. Kuten eräs kirurgi kertoi minulle: "On suhteellisen ei-invasiivista sijoittaa täytettä kovakalvon alle. Sinun täytyy pistää reikä päähäsi, mutta se ei ole niin pelottavaa."
Paikallinen kenttäpotentiaali (LFP)
- Mittakaava: pieni
- Resoluutio: keskipitkän matala spatiaalinen, korkea ajallinen
- Invasiivisuus: korkea
Siirrytään pintaelektrodilevyistä mikroelektrodeihin - pieniin neuloihin, jotka kirurgit tarttuvat aivoihin.
Vaikka joitain elektrodeja valmistetaan edelleen käsityönä, uudet tekniikat käyttävät piikiekkoja ja integroitujen piirien teollisuudesta lainattuja valmistustekniikoita.
Paikallisten kenttäpotentiaalien toiminta on yksinkertaista - otat yhden tällaisen erittäin ohuen neulan elektrodikärjellä ja työnnät sen yhden tai kaksi millimetriä aivokuoreen. Siellä se kerää sähkövarausten keskiarvon kaikista neuroneista tietyllä elektrodin säteellä.
LFP antaa sinulle pahan fMRI-tarkkuuden yhdessä välittömän ajallisen ECoG-tarkkuuden kanssa. Resoluutiostandardien mukaan tämä on luultavasti paras vaihtoehto kaikista edellä mainituista.
Valitettavasti se on kauhea muilla kriteereillä.
Toisin kuin fMRI, EEG ja ECoG, LFP-mikroelektrodilla ei ole mittakaavaa - se vain kertoo sinulle, mitä sitä ympäröivä pieni pallo tekee. Ja se on paljon invasiivisempi, kun se todella tulee aivoihin.
Baseball-stadionilla LFP on yksi mikrofoni, joka roikkuu istuimien yhden osan päällä, poimien selkeän äänen tältä alueelta ja ehkä poimien yhden äänen täällä tai siellä sekunnin tai kaksi - mutta suurimmaksi osaksi se tunnistaa yleisen tärinän.
Ja aivan uusi kehitys on monielektrodiryhmä, joka on periaatteessa LFP: n idea, vain se koostuu 100 LFP: stä kerrallaan. Monielektrodiryhmä näyttää tältä:
Pieni 4 x 4 mm neliö, jossa on 100 piielektrodia. Tässä on toinen, täällä näet kuinka terävät elektrodit ovat - muutama mikroni aivan kärjessä:
Yksittäisten yksiköiden rekisteröinti
- Mittakaava: pieni
- Resoluutio: erittäin korkea
- Invasiivisuus: erittäin korkea
Laajemman LFP: n tallentamiseksi elektrodin kärki pyöristetään hieman antamaan elektrodille enemmän pinta-alaa, ja vastusta (väärä tekninen termi) pienennetään erittäin heikkojen signaalien sieppaamiseksi monista paikoista. Tämän seurauksena elektrodi kerää aktiivikuoron paikallisesta kentästä.
Yksittäisten yksiköiden rekisteröinnissä käytetään myös neulaelektrodia, mutta niiden kärjet tehdään erittäin teräviksi ja myös vastus kasvaa. Tämän vuoksi suurin osa melusta siirtyy ja elektrodi ei poista melkein mitään, ennen kuin se on hyvin lähellä hermosolua (jonnekin 50 mikronia), ja tämän hermosignaalin signaali on riittävän voimakas voittamaan korkean vastuksen elektrodiseinä. Tämä elektrodi, joka vastaanottaa erillisiä signaaleja yhdestä hermosolusta ja jolla ei ole taustamelua, voi tarkkailla tämän hermosolujen yksityiselämää. Pienin mahdollinen mittakaava, suurin mahdollinen resoluutio.
Jotkut elektrodit haluavat viedä suhteet seuraavalle tasolle ja käyttää patch clamp -menetelmää, jonka avulla voit poistaa elektrodin kärjen ja jättää vain pienen putken, lasipipetin, joka imee suoraan hermosolun solukalvoon ja tekee hienommat mittaukset.
Patch-kiinnittimellä on myös tämä etu: toisin kuin kaikki muut menetelmät, se koskettaa fyysisesti hermosolua ja voi paitsi tallentaa, myös stimuloida hermosolua injektoimalla virtaa tai ylläpitämällä jännitettä tietyllä tasolla tiettyjen testien suorittamiseksi (muut menetelmät voivat stimuloida vain kokonaisia ryhmiä) kokonaiset neuronit).
Lopuksi elektrodit voivat täysin alistaa hermosolun ja tunkeutua kalvoon nauhoittamista varten. Jos kärki on riittävän terävä, se ei tuhoa solua - kalvo on tavallaan tiivistynyt elektrodin ympärille, ja hermosolua on erittäin helppo stimuloida tai tallentaa jännite-ero hermosolun ulkoisen ja sisäisen ympäristön välillä. Mutta tämä on lyhytaikainen tekniikka - lävistetty neuroni ei elää kauan.
Stadionillamme yksittäisten yksiköiden rekisteröinti näyttää yksisuuntaiselta mikrofonilta, joka on kiinnitetty yhden lihavan miehen kaulukseen. Paikallinen potentiaalinen kiinnitys on mikrofoni jonkun kurkussa, joka tallentaa äänen johtojen tarkan liikkeen. Tämä on hieno tapa oppia ihmisen tunteista pelistä, mutta heidät poistetaan kontekstista, eikä niitä käytetä tuomitsemaan, mitä pelissä tapahtuu tai itse henkilöstä.
Se on kaikki mitä meillä on. Ainakin sitä käytämme melko usein. Nämä työkalut ovat samalla hyvin edistyneitä ja näyttävät kivikauden tekniikoilta tulevaisuuden ihmisille, jotka eivät usko, että meidän oli valittava yksi tekniikoista, jotta kallo avattaisiin saadaksemme korkealaatuisia aivotietoja.
Mutta kaikesta rajoituksestaan huolimatta nämä työkalut opettivat meille paljon aivoista ja johtivat ensimmäisten utelias aivojen ja tietokoneiden rajapintojen luomiseen. Lisää niistä seuraavassa osassa.
ILYA KHEL
Ensimmäinen osa: Ihmiskolossus
Toinen osa: Aivot
Kolmas osa: Lentäminen neuronipesän yli
Osa neljä: neurotietokoneliitännät
Viides osa: Neuaralink-ongelma
Kuudes osa: Velhojen ikä 1
Kuudes osa: Wizardsin ikä 2
Seitsemäs osa: Suuri fuusio