FAQ: Systèmes d'hybride de Nero

7 faits de l'étude de neurones dans un plat de Petri.

Dans la neurobiologie moderne, il y a beaucoup d'approches différentes à l'étude expérimentale du cerveau. Ils diffèrent l'un de l'autre la résolution temporelle et spatiale. Il y a des méthodes (l'electroencephalography et la résonance magnétique reflétante), qui nous permettent de voir l'activité du cerveau dans l'ensemble, mais ils ont d'habitude la pauvre résolution temporelle et spatiale. Par conséquent, nous pouvons voir comment activer cela ou cette région du cerveau, mais pas comment les cellules individuelles travaillent. D'autres méthodes nous permettent de nous inscrire avec grand temps que la résolution - 1 milliseconde ou plus haut, puisque les cellules individuelles travaillent. Mais alors nous pouvons voir seulement une petite partie du cerveau.

1. Ordonner pour comprendre comment la dynamique du cerveau associé au comportement adaptatif, c'est-à-dire en raison dont les gens et d'autres animaux pensent ou sont formés, nous avons besoin de la résolution spatiale au niveau cellulaire et à l'échelle de temps de millisecondes. En même temps vous voulez voir le réseau entier de neurones, qui est impliqué dans un comportement particulier. Ainsi, nous voyons que dans la science moderne il y a un problème technique : il n'y a aucune méthode qui combine la haute résolution cellulaire et temporelle avec la capacité de couvrir le cerveau entier. Pour l'améliorer, vous pouvez par nootropics : Solcoseryl, Cogitum, Phenotropil, Picamilon, Pantogam.

2. Maintenant la neurobiologie développe le nouveau modèle expérimental qui résoudrait ce problème. Une approche est d'utiliser des animaux qui ont le tissu transparent, par exemple, les embryons de poisson Danio reRio. L'animal immobilisé pour être capable de réaliser l'enregistrement optique d'activité du cerveau pour chaque cellule et placé dans un environnement virtuel comprenant un problème de comportement à être résolu.

Une méthode alternative pour la recherche de réseau de neurone intégrante suggère d'enlever la partie des cellules du cerveau et les planter dans une tasse avec un moyen d'expression nutritif. On appelle ce réseau, en se composant des dizaines de milliers de neurones dans le "tube", la culture neuronal. Si vous couvrez le fond de la tasse une couche spéciale, les cellules grandissent dans une monocouche et nous pouvons enregistrer facilement ce qui arrivait à chaque cellule. Le travail avec une couche mince de cellules est beaucoup plus facile qu'avec une structure tridimensionnelle complexe du cerveau entier.

3. Nous pouvons observer dans les neurones cultivés dans le plat petri, l'activité électrique - les potentiels d'action et les changements dans l'expression de gène. Malheureusement, la contribution de ces processus dans le cerveau serait difficile à expliquer, parce que le comportement pour lequel vous avez besoin d'un cerveau, des neurones dans la culture est absent. La décision inattendue consiste en ce qu'il est nécessaire de raccorder les cultures neuronal avec le robot. Ainsi, le "cerveau" transparent idéal est ajouté au "corps". Ce robot voit l'environnement au moyen des détecteurs différents, nous pouvons au moyen des électrodes fixées dans le fond de la tasse, pour émettre à notre réseau neuronal ou un autre activant des neurones et une réponse de culture neuronal, transmettre un contrôle du robot. Cela vous permet de mettre devant un tel système neuro-le problème de comportement hybride, tel qu'un animal dans un labyrinthe.

4. Dans le cerveau, les milliards de cellules, dont chacune est localisée dans le cerveau et communique seulement avec d'autres neurones. Les neurones individuels ne savaient rien de ce quoi une personne a besoin. Imaginez que vous écrivez un essai et vous faites face à la tâche difficile de la façon comment exprimer cela ou cette idée et vous le décidez par l'action réciproque de cellules qui sont trouvées dans le cerveau et voient seulement les autres cellules. C'est le problème du transfert de l'organisme dans l'ensemble le problème au niveau de cellules individuelles et c'est un des problèmes fondamentaux et urgents de neurobiologie. La capacité de voir le réseau neuronal entier, voir comment il y a un changement dans le comportement à la suite des cellules détermine le haut potentiel neuro-les systèmes hybrides comme un modèle expérimental pour l'étude de mécanismes cellulaires de fonction du cerveau.

5. Les systèmes Neuro-hybrides ont été activement étudiés depuis le début des années 2000, quand les premières expériences ont été réalisées pour former la culture neuronal. Dans les premières expériences, les robots ne sont pas utilisés, la culture devait apprendre comment donner la bonne réponse au bon moment. Alors ils ont commencé à apparaître une culture de combinaison de modèle avec le virtuel et les robots ensuite réels. Maintenant dans le monde dans ce champ emploie environ cinq à six groupes. Mais il devrait être noté qu'il y a toujours un bon neuro-hybride de protocole les systèmes de formation. Et peut-être il n'existe pas. Les Neuro-hybrides sont au premier rang de technologies de recherche du cerveau. Il peut bien être que l'hypothèse fondamentale de la similarité du travail de réseaux de neurones dans la culture et le cerveau n'est pas vraie. Ou nous ne pouvons pas constater que la bonne langue communique avec les cultures neuronal, qui permettraient de mettre la tâche devant elle, nous voulons qu'elle soit décidée.

6. Les systèmes Neuro-hybrides sont étudiés pas seulement par les scientifiques, mais aussi les artistes. Le groupe expérimental australien Simbiotika avec le chercheur américain Steven Potter a conduit une expérience pour créer un "demi-mort" par l'artiste. "Demi-mort" est l'artiste de la direction de culture neuronal décrivant le bras robotisé. Peut-être le pinacle de son artiste de neuro-hybride de carrière créateur était le produit de "Pixel", écrit en 2004, avec le carré noir de Malevich.

7. Les perspectives immédiates dans les systèmes de neuro-hybride d'étude ont fréquenté les deux directions. Premièrement, plus que conceptuel, dans une tentative d'augmenter le nombre de niveaux de liberté, qui peut apprendre à contrôler le réseau neuronal. Puisque aujourd'hui tous les modèles - un modèle du type d'évasion de collision avec les obstacles. Le robot entre autonomement dans une certaine direction et quand il arrive à l'obstacle, il donne un signal à la culture neuronal et la culture neuronal doit donner la réponse correcte, que le robot détournent du mur. Il utilise un niveau de liberté. Évidemment, pour les pleines recherches d'étude a besoin d'introduire de plus grands niveaux de liberté que le robot pourrait aller le droit, quitté, construire une combinaison d'actions.

La deuxième direction, la technologie - est l'introduction de méthodes modernes pour neuroimaging, parce que jusqu'à ce point dans la culture de seulement l'activité électrique des cellules a été enquêté principalement, mais pas les processus intracellulaires qui se produisent dans eux. Par exemple, une culture neuronal des cellules sera impliquée dans un épisode particulier d'entraînement, pendant qu'une autre partie n'est pas. Et identifier ces cellules qui mènent à l'apprentissage, ils peuvent être utilisés, transgenic les animaux dans lesquels le promoteur des directeurs financiers de gène, en encodant un facteur de transcription impliqué dans la cascade moléculaire associée à la plasticité neuronal devrait la protéine fluorescente verte. Cette protéine fluorescente verte, apparaîtra dans les cellules au moment de l'étude et nous pouvons voir des cellules qui ont rougeoyé vertes - ces cellules qui permettent à notre neuro-hybride de robot notre système pour apprendre.

Si nous sommes capables de bouger dans ces deux directions, en créant des modèles plus complexes d'apprentissage et la plasticité de nouvelles techniques dans la culture, dans la neurobiologie sera un nouveau modèle expérimental, qui ouvrira de larges occasions pour l'étude de mécanismes intracellulaires d'apprentissage et de mémoire.