معلومة

زرع الدماغ يحسن الذاكرة - لكن كيف؟


https://www.nytimes.com/2018/02/06/health/brain-implant-memory.html

علاج جديد يمكن أن يحسن الذاكرة عن طريق "إرسال نبضات كهربائية لمساعدة الدماغ عندما يكافح لتخزين معلومات جديدة." أحاول معرفة كيف يعمل هذا جسديًا ، من حيث كيف يساعد الدماغ بالفعل. أتخيل أن له علاقة بتجاوز الخلايا العصبية عتبة إطلاق إشارة بسهولة أكبر ، لكن هل هذا بسبب انخفاض العتبة فجأة بسبب وجود التيار ، أم ماذا؟

هل يمكن لأي شخص أن يقدم لي شرحًا للعلم الكامن وراء هذا من الناحية العملية؟

جزيل الشكر


من خلال ما أفهمه ، عندما نتعلم أننا نتجاوز الأشياء عدة مرات ، هذا حتى أن دماغنا يمر فوق خلايا الذاكرة حيث نقوم بتخزين تلك المعلومات بنبضات كهربائية. وهكذا عندما تنتقل نبضة كهربائية فوق بعض الفروع فإنها تقوي الأغصان (لا أعرف العلم وراء ذلك). هذا ما يساعدنا على حفظ البيانات. لذلك إذا قمنا بتشغيل الكثير من النبضات على الفروع ، فقد يساعد ذلك في تقويتها أو تقليب عقلك ، فقط قل جرب هذا في بيئة آمنة مثل المختبر وليس في كرسي كهربائي محلي الصنع. كما قلت أيضًا ، يساعدهم ذلك على الجري بسهولة في الدماغ مما يجعل تذكر الأشياء أسهل كثيرًا.

أتمنى أن يساعدك هذا،

ابن جلال


أظهر بحث جديد أن التحفيز الكهربائي للدماغ يمكن أن يساعد الذاكرة

إن تنشيط الدماغ بدفعات صغيرة من الكهرباء على أمل تحسين الذاكرة ليس مفهومًا جديدًا تمامًا ، ولكن أظهرت دراسة جديدة أن العلاج التجريبي يمكن أن يكون أكثر فعالية مما أشارت إليه الدراسات السابقة. كان فريق من علماء الأعصاب من جامعة بنسلفانيا أول من أثبت بنجاح أن التحفيز الكهربائي للدماغ يمكن أن يكون له تأثيرات تصالحية.

الدراسة المنشورة في علم الأحياء الحالي ، يمثل أحد أكثر المشاريع شمولاً حول كيف يمكن لهذا النوع من التحفيز العميق للدماغ أن يقلل من علامات الخرف ويساعد في مكافحة فقدان الذاكرة الناتج عن إصابات الرأس وإصابات الدماغ الرضحية الأخرى الشائعة لدى الجنود العائدين من الحروب في أفغانستان والعراق.

تم إجراء البحث كجزء من مشروع مدته أربع سنوات ممول من وزارة الدفاع يسمى "استعادة الذاكرة النشطة" والهدف منه تطوير جهاز قابل للزرع بالكامل لاستعادة وظيفة الذاكرة المفقودة. أجريت الدراسة على مجموعة اختبار من الأفراد المصابين بالصرع ، حيث يمكن أن تؤثر الحالة على الذاكرة ، وشملت سلسلة من اختبارات الذاكرة حيث تلقى المشاركون تحفيزًا لمناطق من الدماغ تم تحديدها على أنها مرتبطة بتشفير الذاكرة. قام الباحثون بتحفيز الأدمغة في كل من حالات الأداء العالي والمنخفض ووجدوا أنه بينما تتحسن الذاكرة عندما يحدث التحفيز في حالة الأداء المنخفض ، سجل المشاركون في الواقع درجات أقل من المعتاد عندما حدث التحفيز في حالة عالية الأداء بالفعل.

مثل نيويورك تايمز تشير التقارير إلى أن الدراسات السابقة حول التحفيز العميق للدماغ كانت لها نتائج مختلطة. يعتقد بعض الخبراء أن التحفيز الكهربائي للدماغ شحذ الذاكرة ، لكن آخرين اعتقدوا أنه يؤذي الدماغ فقط. يقدم هذا البحث الجديد نظرة ثاقبة عن هذه النجاحات والإخفاقات السابقة من خلال إثبات أن توقيت التحفيز هو المفتاح.

على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث ، يفترض الباحثون أن هذه النتائج يمكن أن تثبت وجود شيء يسمى "علاج الحلقة المغلقة" الذي يتضمن استخدام غرسات الدماغ لإرسال نبضات كهربائية فقط عندما يكتشف الجهاز أنها ستكون مفيدة. قال الباحثون في موجز شملهم البحث: "تشير البيانات إلى تطبيقات لعلاج الحلقة المغلقة من ضعف الذاكرة". يأمل العديد من علماء الأعصاب أن تساعد مثل هذه التطبيقات في علاج أعراض مرض الزهايمر أو الخرف أو إصابات الدماغ الأخرى.


ابتكر علماء دفاع أمريكيون غرسة دماغية تعزز الذاكرة

قد يتمكن الأشخاص الأكثر نسيانًا بيننا من الوصول قريبًا إلى غرسات دماغية يمكن أن تساعد في تحريك ذاكرتنا ، إذا تم تبني التكنولوجيا الجديدة التي طورتها قوات الدفاع الأمريكية على نطاق واسع. يقال إن غرسات الدماغ ذات المصفوفة الكهربائية الجديدة "تبشر بالخير" في مساعدة الأشخاص الذين يحاولون اكتشاف الذكريات من أبعد ما في أذهانهم.

يهتم فريق وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) في المقام الأول بمساعدة أولئك الذين عانوا من إصابات الدماغ الرضحية ، بدلاً من الأشخاص الذين يميلون إلى مغادرة المنزل دون استلام مفاتيح منازلهم ، ولكن يمكن تطبيق العملية في جميع المجالات ، يقولون. يوضح مدير البرنامج جاستن سانشيز في بيان صحفي: "لقد مر كل شخص بتجربة النضال من أجل تذكر قوائم طويلة من العناصر أو الاتجاهات المعقدة للوصول إلى مكان ما". "نكتشف اليوم كيف يمكن للتقنيات العصبية القابلة للزرع أن تسهل أداء الدماغ لهذه الوظائف."

ما يجعل العملية الجديدة مبتكرة للغاية هي الطريقة التي `` تقرأ '' بها العمليات العصبية للدماغ - يمكنها أن ترى كيف تتشكل عقولنا وتستعيد الذكريات ، بل إنها قادرة على التنبؤ عندما تكون قوى التذكر لدينا على وشك أن تخذلنا. يقول سانشيز إن فريقه يبحث في الوقت الحقيقي للحظة المثلى للمحفزات الكهربائية: عندما تتشكل الذكريات ، أو عندما يتم استرجاع الذكريات ، أو في مكان ما بينهما.

وضع الفريق مصفوفات أقطاب صغيرة في مناطق الدماغ المعروفة بأنها مسؤولة عن تكوين الذاكرة التقريرية - المستخدمة للذكريات القصيرة والبسيطة مثل القوائم - والذاكرة المكانية والتنقل. لم يكن المتطوعون الذين شملتهم الدراسة يعانون من مشاكل في الذاكرة على وجه الخصوص ، ولكن كان من المقرر أن يخضعوا لعملية جراحية في الدماغ لمشاكل عصبية أخرى. عند الاختبار ، تم تحسين قدراتهم في الاسترجاع.

تم حجب التفاصيل الكاملة للدراسة في انتظار مراجعة الأقران ونشرها في مجلة علمية ، ولكن تم تقديم بعض النتائج بالفعل في منتدى تقني استضافته داربا نفسها ، كما ذكرت تروي أوكس من The Vision Times. أخبره سانشيز: "لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه حول كيفية تشفير الدماغ البشري للذاكرة التقريرية ، لكن هذه التجارب المبكرة توضح قضايا مثل هذه وتشير إلى وجود إمكانات كبيرة لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من أنواع معينة من عجز الذاكرة".

يبحث علماء داربا أيضًا في الطرق التي يمكن بها تحفيز الدماغ للمساعدة في التعلم وكذلك تحسين استرجاع الذاكرة. نحن نعلم بالفعل أن "إعادة تشغيل" مهارة معينة في أذهاننا يمكن أن يساعدنا على تعلمها ، وفي وقت لاحق من هذا العام ، ستبدأ الوكالة في محاولة رسم عمليات إعادة العرض هذه أثناء حدوثها في الدماغ.


كيف يمكن استعادة الذاكرة حتى؟

قرن آمونهو هيكل يقع في عمق الفص الصدغي للدماغ ، وهو المسؤول عن تحويل الذكريات قصيرة المدى إلى ذكريات طويلة المدى. يمكن أن يتسبب الصرع وغيره من الاضطرابات العصبية في إتلاف منطقة الحُصين ، مما يمنع الأفراد من تكوين ذكريات جديدة.

الجهاز طوره بيرغر وزملاؤه يمكن أن تحل محل الأجزاء التالفة من الحُصين وحتى تحسين أداء الحصين الصحي.

يتم زرع رقاقة مع أقطاب كهربائية في الحُصين والسجلات إشارات تمثل ذكريات قصيرة المدى، ثم يتم إرسال هذه الإشارات إلى جهاز كمبيوتر حيث يتم حسابها رياضيًا تحويلها إلى ذاكرة طويلة المدى ثم تُعاد إلى المجموعة الثانية من الأقطاب الكهربائية ، والتي تحفز جزءًا آخر من الحُصين.

الغرض من هذا الجهاز ليس تحديد الذكريات المنفصلة ولكن لمعرفة كيفية تحويلها إلى ذكريات طويلة المدى. & # 8220It & # 8217s مثل القواعد المستخدمة في الترجمة ، & # 8221 يشرح بيرغر مضيفًا ذلك الذكريات تعادل الكلمات، وتحويلها الرياضي مشابه لعملية ترجمة.

اختبر فريق Berger & # 8217s هذا الجهاز على فئران مدربة على أداء مهمة حفظ بسيطة. تم وضع كل فأر مع غرسة في غرفة ذات رافعتين. في البداية ، ظهر للجرذ رافعة واحدة على جانب واحد من الغرفة ، وتم تدريب الجرذ على الدفع به.

بعد فترة ظهرت رافعتان على كلا الجانبين ، وإذا ضغط الفأر على الرافعة الثانية ، فسيحصل على بعض الماء. يتطلب إكمال هذه المهمة بنجاح من الجرذ حفظ أي رافعة تدفع أولاً.

لاختبار غرسات الذاكرة ، حقن الباحثون الفئران بمادة كيميائية تعطل الأداء الطبيعي للذاكرة ، وتكررت التجربة باستخدام الرافعة. كانت الفئران لا تزال قادرة على استخدام الرافعات بشكل صحيح ، وهذا يعني أنها لا تزال قادرة على توليد ذكريات جديدة. بعبارة أخرى، تساعد الغرسات الفئران على تذكر المعلومات المطلوبة.

ومن المثير للاهتمام أن الباحثين وجدوا ذلك أيضًا كانت الغرسات قادرة على تحسين وظيفة الذاكرة حتى في الفئران التي لم يتم علاجها بالحقن الكيميائية.

اكتشف فريق Berger & # 8217s أن الجهاز يعمل بنفس الفعالية في القرود. في الوقت الحاضر ، يجرون دراسات في مرضى الصرع. وفقًا لبيرجر ، حتى الآن لم يجمعوا بيانات كافية ، لكن ، في رأيه ، ستكون نتائج هذه التجربة رائعة.

ويضيف أن المشكلة الرئيسية هي تحديد كيفية تحويل الذكريات قصيرة المدى رياضيًا إلى ذكريات طويلة المدى لأن لديك فرصة واحدة فقط للقيام بذلك بشكل صحيح.

وفقًا لبيرجر ، فإن أحد العوامل المهمة لكفاءة هذا الجهاز لدى المرضى هو قدرة دماغ المريض على التكيف ، أو الليونة.

& # 8220 أي شخص له تأثير أكبر على الجهاز من تأثير الجهاز على الشخص ، & # 8221 هو يقول.

الهدف النهائي للباحثين هو الإبداع جهاز يمكن أن يجعل استعادة الذاكرة أمرًا ممكنًا ولكنه يساعد أيضًا في تحسين الذاكرة البشرية الطبيعية. لكن الجانب الفلسفي للتلاعب بالذاكرة هائل: إذا تمكن الناس من التحكم في ذاكرتهم ، فهل سيكونون قادرين أيضًا على تغييرها?

ما هي عواقب مثل هذا التحول على الناس أنفسهم؟ هل يمكن فك شفرة الذكريات واستخدامها كدليل في المحكمة؟ أم سيتمكن الناس من محو ذكرياتهم واستبدالها بذكريات مختلفة تمامًا؟ في الوقت الحاضر ، لا تزال هذه الأسئلة دون إجابة.


مستقبل زراعة الدماغ

ما الذي ستقدمه لشريحة شبكية تتيح لك الرؤية في الظلام أو غرسة قوقعة من الجيل التالي تتيح لك سماع أي محادثة في مطعم صاخب ، بغض النظر عن مدى ارتفاع الصوت؟ أو بالنسبة لشريحة ذاكرة ، موصولة مباشرة بحصين دماغك ، تعطيك تذكرًا مثاليًا لكل ما تقرأه؟ أو للواجهة المزروعة بالإنترنت والتي تترجم تلقائيًا فكرة صامتة واضحة المعالم ("ملك الشمس الفرنسي") إلى بحث عبر الإنترنت استوعب صفحة ويكيبيديا ذات الصلة وعرض ملخصًا مباشرًا في عقلك؟

أكمل قراءة مقالتك مع عضوية وول ستريت جورنال


RatHat: نظام زرع دماغ قابل للطباعة ذاتي الاستهداف

لم يكن هناك تغيير كبير في كيفية تعامل علماء الأعصاب مع طرق التوضيع التجسيمي منذ عقود. نقدم هنا طريقة جديدة للتوضيع التجسيمي تعمل على تحسين الأساليب التقليدية عن طريق تقليل التكاليف والتدريب والوقت الجراحي والمساعدة في التكرار. نظام زرع دماغ RatHat هو جهاز ثلاثي الأبعاد قابل للطباعة للتوضيع التجسيمي للجرذان يتم تصنيعه قبل الجراحة ويتناسب مع شكل الجمجمة. تُزرع بنيات RatHat مباشرة في الدماغ دون الحاجة إلى تسوية الرأس أو تخطيط التنسيق أثناء الجراحة. يمكن استخدام نظام RatHat جنبًا إلى جنب مع جهاز التوضيع التجسيمي التقليدي على شكل حرف U ، ولكنه لا يتطلب استخدام معالج دقيق لعمليات الزرع الناجحة. يحتوي كل نظام RatHat على العديد من المكونات الأساسية بما في ذلك الزرع لتركيب المكونات داخل الجمجمة ، والاستنسل الجراحي لاستهداف مواقع الحفر ، والغطاء الواقي للتأثيرات والحطام. يخدم كل مكون وظيفة فريدة ويمكن استخدامه معًا أو بشكل منفصل. نبرهن على جدوى نظام RatHat في أربع تجارب مختلفة لإثبات المبدأ: 1) جهاز قنية ثلاثي الأقطاب ، 2) مجموعة أقطاب كهربائية ، 3) مجموعة قطب كهربائي ثابت ، و 4) محرك أقراص رباعي مفرط. كانت عمليات الزرع ناجحة ودائمة وطويلة الأمد (تصل إلى 9 أشهر). يتم إنشاء ملفات طباعة RatHat بسهولة ، ويمكن تعديلها في برنامج CAD لمجموعة متنوعة من التطبيقات ، ويمكن مشاركتها بسهولة ، مما يساهم في فتح أهداف علمية وتكرارات. تم تكييف نظام RatHat مع نماذج تجريبية متعددة في مختبرنا ويجب أن يكون طريقة جديدة مفيدة لإجراء عمليات زراعة التوضيع التجسيمي في القوارض.

بيان الأثر نظهر نهجًا جديدًا لجراحة التوضيع التجسيمي للقوارض. جراحة الأعصاب القوارض هي مهارة معقدة تتطلب معدات باهظة الثمن لتثبيت الرأس ومعالجات دقيقة للتوطين. RatHat هو نظام زرع دماغ ثلاثي الأبعاد قابل للطباعة يقلل من التكاليف والوقت باستخدام ملفات جراحية مطبوعة ومُطبوعة مسبقًا. يسمح الاستنسل الجراحي بوضع ثقوب الحفر بسرعة ، ويضع RatHat المكونات في الدماغ باستخدام إحداثيات الأطلس. نظام RatHat هو مورد مشترك بسهولة يسهل أهداف العلوم المفتوحة لتكرار بسيط وأرشفة تطبيقات تجريبية محددة.


زراعة الدماغ التي تعزز الذاكرة

ساعدت التكنولوجيا المتقدمة بشكل متزايد اليوم والبشر على تجاوز حدود أجسامهم الطبيعية. يقوم العلماء الآن باختبار غرسة يمكن أن تساعد في تحسين الذاكرة & # 8211 خاصة لأولئك الذين يعانون من الاضطرابات المعرفية. ينضم مايكل كاهانا ، مدير مختبر الذاكرة الحاسوبية بجامعة بنسلفانيا ، إلى هاري سرينيفاسان لمناقشة كيفية عمل الذاكرة وكيفية تخزينها في أدمغتنا.

ساعدت التكنولوجيا المتقدمة بشكل متزايد اليوم البشر على تجاوز حدود أجسامهم الطبيعية.

الآن ، يختبر العلماء غرسة يمكن أن تساعد في تحسين الذاكرة ، خاصة لأولئك الذين يعانون من اضطرابات الإدراك.

ينضم إلينا الآن للمناقشة مايكل كاهانا ، مدير مختبر الذاكرة الحاسوبية بجامعة بنسلفانيا.

لذا ، قبل أن ندخل في هذا الزرع ، كيف تعمل الذاكرة؟

كيف يتم تخزينها في أدمغتنا؟

هذا سؤال رائع ومعقد حقًا.

أحد الأشياء التي تعلمناها مؤخرًا هو أن تخزين الذكريات يعتمد على شبكة واسعة من النشاط عبر مناطق دماغية متعددة.

ليس أي جزء فردي من الدماغ يخزن الذاكرة ، وعملية تخزين الذكريات متغيرة للغاية.

أحيانًا ينجح نفس الشخص أو يفشل لأسباب لا نفهمها تمامًا ، وهذه القدرة بالذات هي جزء أساسي من اللغز.

يبدو أن هناك حيلًا ونصائح يمكننا استخدامها لمحاولة تسجيل ذكرى ، ولكن عندما لا نحاول بنشاط حفظ شيء ما ، كيف يتخذ الدماغ قرارات بشأن ما هو مهم وما هو غير مهم؟

حسنًا ، أعتقد أن بعض الأشياء المهمة حقًا ، نعلم أنها مهمة ، وسوف يستجيب دماغنا لذلك بالدوبامين ، وهذا سيساعد على تخزين الذكريات بشكل فعال.

هل هناك. دعنا نتحدث قليلا عن الزرع.

ما هي الغرسة وماذا فعلت؟

حسنًا ، لقد عملنا مع مرضى يعانون من الصرع الشديد.

هؤلاء هم المرضى الذين يخضعون لعلاج جراحة الأعصاب لمعالجة اضطراب النوبات ، وسيقوم الجراحون بزرع مئات الأقطاب الكهربائية داخل الدماغ في العديد من المناطق لمحاولة تحديد بؤرة النوبات - حيث تنشأ النوبات في الدماغ - لذلك يمكن بعد ذلك استئصال تلك المناطق بأمان ، مع الحفاظ على الأنسجة السليمة للدماغ ونأمل أن يرسل المريض إلى المنزل مع نوبات أقل بكثير أو حتى بدون نوبات.

وهكذا في أيدينا ، فإن البحث الذي نقوم به يتضمن دراسة ذكريات هؤلاء المرضى بينما نقوم بتحفيز الدماغ كهربائيًا بنبضات كهربائية آمنة وضعيفة للغاية.

لكن الغرسة لم يتم زرعها بعد بمعنى أنها محفز خارجي يتحكم في نبضات الأقطاب الكهربائية التي يتم زرعها في أدمغة هؤلاء المرضى لأغراض إكلينيكية.

لكن الغرسة المستقبلية يمكن أن تكون جهازًا مغلفًا بالكامل ، جهازًا مغلقًا بالكامل داخل الجسم والذي من شأنه أن يحفز الدماغ البشري بناءً على النشاط الذي يكتشفه ، والذي سيخبره بعد ذلك أين ومتى وكيف يجب التحفيز. تم توصيله.

ماذا تعلمت من دراستك حتى الآن؟

ما الذي كان يعمل ، أو ما الذي نجح ، أو ماذا كانت النتيجة؟

حسنًا ، فالاكتشاف الرئيسي الذي توصلنا إليه هو أنه عندما نحفز القشرة الصدغية الجانبية ، والتي هي هذا الجزء من الدماغ خلف المعبد الأيسر مباشرة ، كنا قادرين على تعزيز وظيفة الذاكرة بشكل كبير ولكن فقط عندما قمنا بتحفيز الدماغ في لحظات عندما أشار نشاط الشبكة الكهربائية للدماغ إلى أن الفشل سيحدث.

بعبارة أخرى ، يشير ذلك إلى أن الذكريات لن تتشكل بشكل فعال ، وعندما نقوم بالتحفيز في ذلك الوقت فقط ، نظهر أننا قادرون بالفعل على إنتاج تحسين بنسبة 15٪ في وظائف الذاكرة ، ولكن في كثير من الحالات ، تأثير التعزيز كان أكبر بكثير من ذلك.

أنت تعمل مع مجموعة سكانية لديها مشكلة في تخزين الذاكرة ، ولكن هل يمكنك رؤية هذا يتم استخدامه مع شخص ليس لديه مشاكل لمحاولة تحسين قدرته على تخزين الذاكرة واسترجاعها؟

أعتقد أنه ممكن من الناحية النظرية.

أعني أن المشكلة الرئيسية هي المخاطر الجراحية وتخفيف المخاطر الجراحية ، ولكن يمكنك أن تتخيل أنه يمكنك استخدامها لتحسين الذاكرة ، على الرغم من أنه من الواضح أنه سيكون لديك فرصة أكبر لتحسين الذاكرة إذا لم تكن الذاكرة تعمل بشكل جيد بالفعل. من الوقت.

إذن ما هي احتمالية أن يكون منتج مثل هذا قابلاً للتطبيق تجاريًا في المستقبل بالنظر إلى حجم السكان الذين يعانون من مرض الزهايمر والخرف والاضطرابات الأخرى؟

حسنًا ، ما أظهرناه هو دليل على المفهوم ، ولا يزال هناك الكثير من العمل الذي يجب القيام به لترجمة هذا إلى تقنية قابلة للتطبيق يمكن غرسها في أعداد كبيرة من الناس.

أعتقد أن العمل ممكن.

إنه لا يدفع بالمغلف كثيرًا حقًا بمعنى أنه كل شيء ضمن مجموعة الأشياء التي تمكن الناس من القيام بها في السنوات العديدة الماضية ، ولكنه يجمع الكثير من التطورات التقنية معًا ببعض الطرق الجديدة المثيرة للاهتمام.

لذا بخلاف ، كما تعلمون ، الغرسة أو تحسين الذاكرة مثل هذا ، ما هي الأشياء الأكثر بساطة التي يمكن للأشخاص القيام بها ليكونوا واعين لكيفية تحسين ذاكرتهم أو كيفية الحفاظ على الذكريات والاحتفاظ بها ثم استردادها أيضًا؟

حسنًا ، كما تعلم ، منذ زمن الإغريق القدماء ، إن لم يكن قبل ذلك ، فقد عرفنا الكثير عن فن الإستذكار الذي يساعد الناس على تذكر الأشياء ، لكن فن الإستذكار هؤلاء يتدربون.

إنها تتطلب الكثير من الممارسة والكثير من النية ، وكما تعلمون ، فإن العديد منهم بالتأكيد مألوف لنا جميعًا.

من المفيد أن تشرح المعلومات بالتفصيل.

إذا كنت تعمل بجد في تخزين المعلومات ، فكلما قمت بمعالجتها ، كان من الأفضل تخزينها ، وهناك اكتشاف حديث آخر وهو أنه من المهم للغاية اختبار ذاكرتك من أجل دعم الاحتفاظ اللاحق بالمعلومات الجديدة التي تعلمتها.

اكتشاف آخر معروف في أدبيات الذاكرة هو تأثير التباعد.

إذا قمت بمباعدة التدريب ، فستتذكر الأشياء بشكل أفضل.

إذا كنت تدرس لامتحان ، فيمكنك استخدام هذه الأساليب بفعالية ، لكنها لا تعمل تلقائيًا ، وهناك أشخاص يتعرضون لعرقلة شديدة لدرجة تجعلهم لا يستطيعون أداء الأعمال الأساسية للحياة اليومية فقط.

حسنا. شكراً جزيلاً لمايكل كاهانا ، أستاذ علم النفس بجامعة بنسلفانيا ، لانضمامك إلينا.


يكتشف العلماء كيفية زرع الذكريات الزائفة

غرس ذكريات كاذبة يمكن أن يعالج مرض الزهايمر و rsquos واضطراب ما بعد الصدمة والاكتئاب. كما يمكن أن يجعل كبش الفداء أسهل ، ويسمح للعبث بالشهود ، أو يمنح أولئك الذين يعيشون تحت ديكتاتورية وحشية وطنية زائفة.

صنع باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ستيف راميريز وشو ليو التاريخ مؤخرًا عندما نجحوا في زرع ذاكرة خاطئة في عقل فأر. كان الدليل ردة فعل بسيطة من القوارض ، لكن الآثار هائلة. وضعوا المخلوق الصغير الفرو داخل صندوق معدني ، وتجمد ، مما أظهر استجابة خوف مميزة. كان الفأر يتصرف وكأنه قد تلقى صدمة كهربائية هناك ، في حين أنه لم يكن قد تلقى أي صدمة كهربائية على الإطلاق.

ما يجعل الأمر أكثر جاذبية هو أن نجاحهم كان بعيد المنال. كانت الفرضية هي أنه لا يمكنهم تحديد تلك الخلايا العصبية المرتبطة بتشفير الذاكرة فحسب ، بل يمكنهم أيضًا إعادة كتابة واحدة. يقول الخبراء أن هذا إنجاز مثير للإعجاب يساعد في الكشف عن المزيد من الغموض حول كيفية عمل الذاكرة. على الرغم من أن علماء الأعصاب فكروا في مثل هذا الاحتمال لسنوات ، إلا أنهم لم يعتقدوا أبدًا أن هذا النوع من التجارب يمكن أن ينجح بالفعل.

كان هذا الاختراق ممكنًا بفضل البحث الذي أجري في أكسفورد والذي اكتشف بالضبط كيف يتم نقل الذكريات قصيرة المدى إلى ذاكرة طويلة المدى. لكن باحثي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أخذوها في اتجاه جديد تمامًا. يتم تخزين الذكريات في الواقع ليس في منطقة واحدة ، ولكن في مجموعات معينة من الخلايا العصبية المعروفة باسم engrams. اجتمع راميريز وليو معًا في عام 2010 وصمما طريقة جديدة لاستكشاف العقول الحية لتحديد برامج engrams محددة. استخدم علماء الأعصاب تقنية حديثة تسمى علم البصريات الوراثي ، والتي تستخدم الليزر لتحفيز الخلايا المعدلة وراثيًا المصممة للتفاعل معها.

يتم تمييز المناطق التي توجد بها الذاكرة باللون الأرجواني.

حقن العلماء وفريقهم مزيجًا كيميائيًا حيويًا في أدمغة فئران خاصة معدلة وراثيًا. احتوى الكوكتيل على جين به بروتين حساس للضوء يسمى تشانيل رودوبسين -2. تم حقن هذا في التلفيف المسنن - المنطقة الموجودة في الحصين حيث يتم ترميز الذاكرة. ثم قاموا بزرع خيوط في جماجم الفئران. كانت هذه بمثابة قناة لليزر. وجد الباحثون أنه يمكنهم إعادة تنشيط الذاكرة عن طريق إغراق بعض الخلايا العصبية بضوء الليزر.

من أجل إثبات قدرتهم على التعرف على برامج إنغرام معينة ، أعادوا تنشيط ذاكرة مرتبطة بالخوف. بعد التجربة ، تم فحص أنسجة دماغ الفئران تحت المجهر. تلك المرتبطة بذاكرة معينة تتوهج باللون الأخضر بسبب المادة الكيميائية المحقونة. قارنها ليو بـ "ليلة مرصعة بالنجوم" حيث يمكنك مشاهدة "النجوم الفردية". كان engram المتوهج مرتبطًا بصدمة كهربائية في القدم ، مما أدى إلى إثارة الخوف أو الخوف.

الآن بعد أن عرفوا أي برنامج إنغرام مرتبط بالخوف ، أقاموا تجربة لاختباره. بعد حقن الكوكتيل في نفس المنطقة من الدماغ ، وضعوا الماوس داخل صندوق معدني. كان هذا الصندوق آمنًا. تمكن الفأر من الاستكشاف لمدة 12 دقيقة كاملة دون أي مشاكل. في اليوم التالي ، وُضِع في صندوق مختلف لكنه تلقى صدمة كهربائية بدلاً من ذلك. أكد الباحثون أن هذين الصندوقين يختلفان في اللون والشكل والرائحة. في اليوم التالي ، تم وضع نفس الماوس داخل الصندوق مرة أخرى ، وكان سيتذكره على أنه آمن. لكن الباحثين قاموا بتنشيط ذاكرة صدمة القدم باستخدام الليزر ، مما أدى إلى استجابة الخوف.

تضيء شبكات الخلايا العصبية.

هل يمكن تصور إجراء مماثل للبشر؟ وفقًا لراميريز ، "نظرًا لوجود دليل على المبدأ ... القفزة الوحيدة المتبقية بين البشر والبشر هي مجرد ابتكار تكنولوجي." اليوم ، يعتمد أكثر من 20 مختبرًا حول العالم على هذا البحث. في الواقع ، زرع فريق فرنسي مؤخرًا ذكريات خاطئة في أدمغة الفئران النائمة. هوارد إيشنباوم ، مدير مركز علم الأعصاب بجامعة بوسطن ، يسير في اتجاه آخر. إنه يعمل على إعادة إنشاء ذكريات أطول وأكبر ، تلك التجارب التي تتكشف بمرور الوقت.

هناك العديد من الآثار الإيجابية مثل القدرة على التخلص من تلك الذكريات المؤلمة المرتبطة باضطراب ما بعد الصدمة والاكتئاب والاضطرابات النفسية الأخرى أو حتى محوها. قد تكون هناك تطبيقات لمرض الزهايمر ، وذكريات الهندسة العكسية المفقودة بسبب المرض. حتى أنها تبشر بالخير لأولئك الذين يعانون من اضطراب تعاطي المخدرات ، مما يسمح لهم بنسيان إدمانهم.

ومع ذلك ، هناك دلالات سلبية أيضًا. بما أن ذاكرتنا هي الغراء الذي يربط هوياتنا معًا ، فلن يمحو ذكرى ، حتى لو كانت سيئة ، جزءًا من الشخص نفسه بشكل لا يمحى؟ على الرغم من كونها مؤلمة ، إلا أن ذكرياتنا السلبية تحددنا. بالطبع ، أولئك الذين يعانون من الاكتئاب أو يطاردهم اضطراب ما بعد الصدمة يمكن أن يروا أنه نعمة إنقاذ. اليوم ، لا يهدف العلماء إلى محو الذاكرة تقنيًا ، على الأقل في البداية ، ولكن إعادة كتابة الذاكرة بطريقة تعزز الصحة العقلية بدلاً من إعاقتها. ولكن الإمكانات موجودة. هناك آثار أخرى.

يضيء الخلية العصبية المرتبطة باستجابة الخوف.

وماذا عن زرع ذكريات زائفة في الشهود لتغيير نتيجة المحاكمات؟ أُدين العديد في الماضي عندما كانوا أبرياء ، وتم تبرئتهم لاحقًا بسبب قدوم اختبار الحمض النووي. قد يؤدي زرع الذاكرة الكاذبة إلى شكل جديد وقاس من العبث بالشهود. أفلام مثل نشأه أو أشعة الشمس الأبدي يمكن أن تصبح حقيقة واقعة. ولكن إذا قمت بمسح ذكرى سابق سيء من ماضيك ، فهل تتماشى الدروس التي تعلمتها عن الحب؟

هناك تداعيات من حيث سيطرة الدولة وحتى سيادة عقل المرء. مثل هذا الإجراء في ظل نظام شمولي يمكن أن يصنع وطنية زائفة ، بل يمسح ذكريات الثوار من أجل جعلهم موالين للدولة. يُعتقد أن القدرة على القيام بذلك في الواقع تفصلنا عن أربعة إلى خمسة عقود. ومع ذلك ، تقول مجموعة الأبحاث الفيدرالية DARPA إنها مجرد أربع سنوات من زرع دماغ قادر على تغيير الذكريات المتعلقة باضطراب ما بعد الصدمة. من الناحية النظرية ، يمكن استخدام هذه التكنولوجيا لإسكات المعارضة.

وفي الوقت نفسه ، اقترح أستاذ علم النفس في جامعة نيويورك ، الدكتور غاري ماركوس ، إدخال شريحة إلكترونية في الدماغ البشري للسماح بواجهة إنترنت بشرية ، مما يجعل العقل محرك بحث بالإضافة إلى تحسين ذاكرة الفرد. ربما يمكنك نسخ الملفات احتياطيًا لمنع العبث بها. لكن ألن يسمح أيضًا للمتسلل بقول اختراق دماغك؟ يجب أن يبدأ حوار أخلاقي مهم الآن. يجب إقامة بنية فوقية وبروتوكول صارم. ومع ذلك ، فإن الاحتمالات هي أن أولئك الذين يعملون خارج حدودها ربما لا يزالون ينتهكونها. على الرغم من أن هذه التقنية تبشر بالخير ، إلا أنه يجب سن تنظيم ورقابة قويين لمنع انتهاكات حقوق الإنسان وإساءة تطبيق العدالة.

لمعرفة ما نحن عليه الآن بشأن التلاعب بالذاكرة والآثار الأخلاقية ، انقر هنا:


دراسة تكتشف أن "منظم ضربات القلب" للدماغ يمكن أن يساعد الذاكرة

أفاد علماء يوم الخميس أن النبضات في الوقت المناسب من الأقطاب الكهربائية المزروعة في الدماغ يمكن أن تعزز الذاكرة لدى بعض الناس ، في أقوى عرض حتى الآن حول كيف يمكن لنهج يشبه جهاز تنظيم ضربات القلب أن يساعد في تقليل أعراض الخرف وإصابات الرأس وغيرها من الحالات.

التقرير هو نتيجة عقود من العمل في فك إشارات الدماغ ، والذي ساعد في السنوات الأخيرة من خلال منح كبيرة من وزارة الدفاع تهدف إلى تطوير علاجات جديدة للأشخاص الذين يعانون من إصابات دماغية رضحية ، وهي جرح مميز لحرب العراق وأفغانستان. نُشر البحث ، الذي قاده فريق من جامعة بنسلفانيا ، في مجلة Current Biology.

أسفرت المحاولات السابقة لتحفيز ذاكرة الإنسان باستخدام أقطاب كهربائية مزروعة عن نتائج مختلطة: فقد بدت بعض التجارب وكأنها شحذت الذاكرة ، لكن البعض الآخر شوشها. تحل الورقة الجديدة هذا الالتباس من خلال إثبات أن توقيت التحفيز أمر بالغ الأهمية.

إن الانطلاق في مناطق الذاكرة عندما لا تعمل بشكل جيد يحسن ترميز الدماغ للمعلومات الجديدة. لكن القيام بذلك عندما تعمل تلك المناطق بشكل جيد - كما هو الحال في فترات اليوم في معظم الناس ، بما في ذلك أولئك الذين يعانون من العجز - يضعف العملية.

قال مايكل كاهانا ، الذي قاد فريق البحث مع يوسف عزت ، "كلنا نمر بأيام جيدة وأيام سيئة ، أوقات يكون فيها الضباب ضبابيًا ، أو عندما نكون حادًا". "وجدنا أن الدفع بالنظام عندما يكون في حالة ضعف الأداء يمكن أن يقفز به إلى نظام عالي الأداء."

حذر الباحثون من أن الزرع هو إجراء دقيق وأن التحسينات المبلغ عنها قد لا تنطبق على نطاق واسع. كانت الدراسة على مرضى الصرع ، ولا يزال أمام العلماء الكثير من العمل للقيام به لتحديد ما إذا كان هذا النهج له نفس الإمكانات لدى الأشخاص الذين يعانون من حالات أخرى ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما أفضل طريقة لتطبيقه. لكن الخبراء قالوا إن تحديد أهمية التوقيت يبدو أن المجال قد تجاوز منعطفًا.

قال الخبراء إن التقرير الجديد يمنح العلماء مخططًا ضروريًا لما يسمى بالتحفيز المعرفي ذي الحلقة المغلقة: الأقطاب الكهربائية المزروعة التي تراقب الحالة الوظيفية لمناطق الذاكرة ، لحظة بلحظة ، وتقدم النبضات فقط في ميكروثانية عندما تكون مفيدة. الأمل هو أن مثل هذه الغرسات الحساسة في الوقت المناسب يمكن أن تعزز التفكير والذاكرة في مجموعة من الحالات ، بما في ذلك مرض الزهايمر وأنواع الخرف الأخرى ، بالإضافة إلى العجز الناجم عن إصابات الدماغ.

قال برادلي فويتك ، الأستاذ المساعد في العلوم المعرفية وعلم الأعصاب في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، الذي لم يشارك في العمل. "إنه يعطينا مخططًا للمضي قدمًا."

قال جاستن سانشيز ، مدير مكتب التقنيات الحيوية في وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة التابعة للبنتاغون ، والتي خصصت حوالي 77 مليون دولار لتعزيز التحفيز المعرفي: "بالنسبة لي ، هذه الورقة هي إحدى لحظات الاختراق في هذه المشكلة ، للعثور على مواقع في الدماغ للتحفيز بهذه الطريقة الخاصة لتعزيز الأداء ".

صورة

الدراسة الجديدة هي أحدث فصل في تعاون غير عادي يمتد لعقود بين علماء الإدراك وجراحي المخ والأشخاص المصابين بالصرع الشديد الذين يتم تقييمهم لإجراء عملية جراحية. "التقييم" قبل الجراحة هو رحلة صيد من نوع ما ، حيث يقوم الأطباء بإغراق مجموعة من الأقطاب الكهربائية عبر الجزء العلوي من الجمجمة والانتظار حتى حدوث النوبة ، لمعرفة ما إذا كانت قابلة للتشغيل أم لا. توجد العديد من الأقطاب الكهربائية في مناطق الذاكرة أو بالقرب منها ، وقد يستغرق الانتظار أسابيع في المستشفى. يستغل علماء الإدراك هذه الفرصة ، بموافقة المرضى ، لتقديم اختبارات الذاكرة وتسجيلات التسجيلات.

أصبح هذا النهج - المسمى بالتسجيل العصبي المباشر ، والتركيز بالكامل على الوضع السريري للأقطاب الكهربائية - طليعة البحث في بيولوجيا الذاكرة البشرية. استخدمت هذه الدراسة بيانات من 150 مريضًا ، وشارك فيها 20 متعاونًا من مؤسسات في جميع أنحاء البلاد ، بما في ذلك جامعة إيموري وجامعة واشنطن ومايو كلينك وجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو.

في سلسلة من التجارب ، طلب الباحثون من المرضى حفظ قوائم من الكلمات ، وبعد تشتيت الانتباه ، طلبوا منهم بحرية تذكر أكبر عدد ممكن من الكلمات. طوال الوقت ، راقب العلماء عددًا قليلاً من "النقاط الساخنة" في الدماغ والتي أظهر العمل السابق أنها مرتبطة بقوة بتشفير الذاكرة. قبل اختبارات التحفيز ، حدد الفريق الإعدادات الدقيقة لحالات الأداء العالي والمنخفض لكل مريض.

أجرى كل مشارك اختبارات حفظ الكلمات بشكل متكرر ، بكلمات مختلفة في كل مرة يتم فيها حفظ بعض القوائم مع تحفيز الدماغ ، وقوائم أخرى بدون تحفيز ، والتي كانت بمثابة عنصر تحكم. ثم قام المؤلفون بفحص أداء الذاكرة بناءً على ما إذا كان التحفيز قد وصل خلال حالات دماغية منخفضة الأداء مقارنة بحالات الدماغ عالية الأداء.

The team then statistically analyzed the results and found that people scored slightly higher than usual on words when stimulation arrived during a low or foggy state — and worse, when the pulse arrived in a high state. “The average enhancement effect was about 12 to 13 percent,” Dr. Kahana said. “And when stimulation arrived in a good state, the average was about 15 to 20 percent worse than usual.”

Dr. Doris Greenblatt, a psychiatrist who participated in the trial at Emory, said she sought the surgery because her epilepsy had long caused memory problems. “Each seizure I had tore at the fabric of memory, and it was as if my memories weren’t attached to anything,” Dr. Greenblatt said.

She agreed to the memory testing for the study. “It was a little humiliating, to be honest,” she said of the testing. “I would remember one or two items from a list of objects in a kitchen, for instance, then think, ‘Oh no, what else was there?’ ”

She said she had no idea whether the electrodes in her brain were stimulating or not. “All I can say is that it was exhausting, and I worried about how I was doing.” She had the surgery for her epilepsy a year ago, with Dr. Robert Gross, and has not had a seizure since her memory is also improved, she said.

The timed component in this study represented a clear break from previous approaches. In 2014 the Defense Department had funded another group testing stimulation in epilepsy patients — directly to a brain area near the hippocampus, which is crucial to memory formation. That approach did not take into account brain states, the high and low function, and it was not successful.

“To me,” said Dr. Voytek, the new approach “is a clear demarcation that the era of dumb stimulators is over.”


Researchers Create Brain Implant that Boosts Memory Power

It may sound like the work of science fiction, but two research teams have successfully created a brain implant that boosts memory.

In recent years, neuroscientists have made major advances in determining how the brain stores information and they’re using that information to reverse-engineer the process.

Nootropics and supplements like prl-8-53 powder promise to improve memory, but the results, if they appear, take time. Brain implants and electrical impulses may offer a more direct, quicker way to boost memory function.

The two research teams were able to successfully use electrical signals, carried to the brain through implanted wires, to boost memory in a group of patients.

Dr. Robert Hampson, leader of one of the teams and a neuroscientist at Wake Forest School of Medicine, called it a “major milestone in demonstrating the ability to restore memory function in humans.”

The Defense Advanced Research Projects Agency funded the research. The agency is hoping brain implants will be a life-changing technology for American soldiers who suffer traumatic brain injuries in combat. But the technology could also help patients battling Alzheimer’s disease and other cognitive disorders.

One of the research teams, led by Dr. Michael Kahana, worked with a group of people with epilepsy who were already slated to receive brain implants. The team read the brain signals of 25 participants while they performed word-recall memory tests. The scientists pinpointed the regions of the brain associated with poor memory function and delivered tiny electrical pulses to disrupt activity in those regions. By disrupting these areas, other regions of the brain associated with correct memory response were able to take over.

When tested later, the subjects’ scores on memory tests had improved by an average of 15%.

“That may not sound like much, but 15 percent is equivalent to 18 years of brain age,” said Kahana. Kahana said the results were equivalent to rewinding a 43-year-old’s brain to what it was like at age 25.

The goal is not to cure disease, Kahana says. “We’re trying to maintain the nervous system in as close to an optimal state as we can.”

The other research team, led by Hampson, manipulated the memories of 20 participants by tapping directly into the hippocampus. Subjects completed a short-term memory test, and researchers recorded the electrical signals associated with the correct answers. The team ran a separate experiment during which they delivered those recorded signals to the brain. The participants were then given memory tests. Their scores improved by 35%.

Hampson says the experiment demonstrates that it is possible to apply brain stimulation in a focused manner.

While the experiments are promising, there is still a long road ahead for memory prostheses. Researchers hope to eventually create a system that includes a brain implant that connects to a small controller that is surgically implanted under the skin.

Kahana hopes to develop a fully implantable device and start running trials within the next few years. He says the applications could go beyond those suffering brain injuries and cognitive disorders to include people with age-related memory loss.