Kako zabilježiti milijun neurona u stvarnom vremenu
Inovativna nova metoda mogla bi znanstvenicima omogućiti prevođenje informacija koje dolaze s više od milijun neurona odjednom, kao i dekodiranje aktivnosti kad se dogodi.
Tijekom posljednjih nekoliko desetljeća količina podataka proizvedenih u svakodnevnom životu eksplodirala je.
Na primjer, kada hodate ulicom, vaš će mobitel prikupljati podatke o tome koliko ste koraka poduzeli.
Kada kupite nešto u trgovini s karticom, banka zna što ste kupili, koliko je bilo i gdje ste bili.
Isto tako, trgovina zna jeste li tamo ranije kupili nešto slično.
Podaci se mogu prikupiti učinkovitije no ikad, ali izazov je sada razumjeti što bismo trebali raditi s njima (ako išta drugo). Imamo brojeve - ali jesu li nam od koristi?
Divovski skok za neuroznanost
Slična je situacija i u neuroznanosti, jer su napravljeni ogromni koraci prema prikupljanju ogromnih količina podataka iz mozga. Znanstvenici su sada u mogućnosti slušati i komunicirati s velikim brojem moždanih stanica odjednom.
Iako se ovaj napredak pokazao korisnim u dijagnozi, liječenju i istraživanjima, njegov puni potencijal još nije ostvaren. Brzina kojom se podaci mogu obraditi nakon što su prikupljeni još uvijek predstavlja značajan kamen spoticanja.
Obrada podataka brzo postaje usko grlo napretku postignutom u drugim područjima neuroznanosti. Primjerice, ako bi se podaci iz mozga mogli prikupiti i razumjeti u stvarnom vremenu, mogli bi se napraviti ogromni skokovi u kontroli nad robotskim rukama u paraliziranih ljudi ili čak u pomaganju u predviđanju neposrednih epileptičnih napadaja.
Da bi se ti ciljevi mogli postići, ogromni oceani podataka moraju se vrlo brzo analizirati i izračunati.
Istraživači iz Neuronano Research Centra na Sveučilištu Lund u Švedskoj radili su na ovom problemu. Osmislili su metodu koja ima potencijal komunicirati u stvarnom vremenu s milijunima živčanih stanica.
Njihova su otkrića nedavno objavljena u časopisu Neuroinformatika.
Ne samo da bi njihov sustav mogao slušati brbljanje moždanih stanica, već bi ga mogao gotovo trenutno pretvoriti u značajan izlaz - u roku od 25 milisekundi. Tajna ove nove mogućnosti je specifičan format podataka koji se naziva hijerarhijski format podataka i postupak poznat kao kodiranje bitova.
„Prekodiranje signala živčanih stanica izravno u bitni kod dramatično povećava kapacitet pohrane. Međutim, najveći dobitak je taj što nam metoda omogućuje pohranu podataka na način koji ih čini odmah dostupnima procesorima računala. "
Jens Schouenborg, profesor neurofiziologije, Neuronano Research Center
Budućnost neuroznanosti
Martin Garwicz - koji je također profesor neurofiziologije u Neuronano Research Center - objašnjava kako je njihova metoda ulicama ispred ostalih intervencija (poput elektroencefalograma, u kojem se elektrode postavljaju na vlasište).
„Zamislite da želite čuti o čemu govori 10 ljudi u susjednoj sobi. Ako slušate stavljajući uho uz zid, samo ćete čuti žamor, ali ako stavite mikrofon na svaku osobu u sobi, to pretvara vašu sposobnost razumijevanja razgovora ”, kaže.
"A onda," dodaje Garwicz, "razmislite o tome da možete slušati milijun pojedinaca, pronaći uzorke u onome što se komunicira i odmah na to odgovoriti - to je ono što naša nova metoda omogućuje."
Ova nova metodologija omogućuje dvosmjerni promet: poruke iz živčanih stanica mogu se sakupljati i odgovori se mogu vraćati. Tehnologija se oslanja na način na koji se promet pretvara u bitni kod.
„Značajna prednost ove arhitekture i formata podataka je što ne zahtijeva daljnje prevođenje, jer se moždani signali prevode izravno u bitni kod. To znači znatnu prednost u cjelokupnoj komunikaciji između mozga i računala, ne samo u pogledu kliničke primjene. "
Glavni autor studije Bengt Ljungquist
Naprijed, ovaj bi model mogao pomoći neuroznanosti da postigne ogroman napredak. Iako su se sučelja mozak-stroj i sučelja mozak-računalo znatno poboljšala posljednjih godina, oni često blokiraju kada je riječ o obradi podataka.
Ako je sustav bit kodova uspješan, ovaj bi se blok mogao pomaknuti s njihove staze.
