FAQ: Sistemas del híbrido de Nero

7 hechos sobre el estudio de neuronas en un plato de Petri.

En la neurociencia moderna, hay muchos enfoques diferentes al estudio experimental del cerebro. Diferencian el uno del otro la resolución temporal y espacial. Hay métodos (electroencephalography y representación de la resonancia magnética), que permiten que nosotros veamos la actividad cerebral en conjunto, pero por lo general tienen la resolución temporal y espacial pobre. Como consiguiente, podemos ver cómo activar esto o esa región del cerebro, pero no cómo las células individuales trabajan. Otros métodos permiten que nosotros nos registremos con hora la resolución - 1 milisegundo o más alto, ya que las células individuales trabajan. Pero entonces podemos ver sólo un pedazo del cerebro.

1. Pedir para entender cómo la dinámica del cerebro asociado con el comportamiento adaptable, es decir debido a que la gente y otros animales piensan o se entrenan, necesitamos la resolución espacial al nivel celular y a la escala de tiempo de milisegundos. Al mismo tiempo quiere ver la red entera de neuronas, que se implica en un comportamiento particular. Así, vemos que en la ciencia moderna hay un problema técnico: no hay método que combine la resolución celular y temporal alta con la capacidad de cubrir el cerebro entero. Para mejorarlo, puede por nootropics: Solcoseryl, Cogitum, Phenotropil, Picamilon, Pantogam.

2. Ahora la neurociencia desarrolla el nuevo modelo experimental que solucionaría este problema. Un enfoque debe usar animales que tienen el tejido transparente, por ejemplo, embriones de pescado Danio nuevo Río. El animal inmovilizó a fin de ser capaz de realizar la grabación óptica de la actividad cerebral para cada célula, y colocado en un ambiente virtual que comprende un problema de conducta para solucionarse.

Un método alternativo de la investigación de la red de la neurona integral aconseja quitar la parte de las células cerebrales y plantarlos en una taza con un medio nutritivo. Esta red, consistiendo en decenas de miles de neuronas en el «tubo», se llama la cultura neuronal. Si cubre el fondo de la taza una capa especial, las células crecen en una monocapa, y podemos registrar fácilmente lo que pasaba a cada célula. El funcionamiento con una capa delgada de células es mucho más fácil que con una estructura tridimensional compleja del cerebro entero.

3. Podemos observar en neuronas cultivadas en el plato petri, la actividad eléctrica - potenciales de acción y cambios de la expresión génica. Lamentablemente, la contribución de estos procesos en el cerebro sería difícil de explicar, porque el comportamiento para el cual necesita un cerebro, neuronas en la cultura es ausente. La decisión inesperada consiste en que es necesario unir las culturas neuronales con el robot. Así, el «cerebro» transparente ideal se añade al «cuerpo». Ese robot ve el ambiente por medio de varios sensores, podemos por medio de electrodos introducidos en el fondo de la taza, para transmitir a nuestra red neuronal u otra activación neuronas y respuesta de la cultura neuronal, transmitir un control del robot. Esto permite que usted ponga delante de tal sistema neuro-el problema de conducta híbrido, como un animal en un laberinto.

4. En el cerebro, mil millones de células, cada una de las cuales se localiza dentro del cerebro y sólo se comunica con otras neuronas. Las neuronas individuales no sabían nada sobre lo que una persona necesita. Suponga que escribe un ensayo, y afronta la tarea difícil de cómo expresar esto o esa idea, y lo decide por la interacción de células que se encuentran en el cerebro y sólo ven las otras células. Esto es el problema de la transferencia del organismo en conjunto el problema al nivel de células individuales, y esto es uno de los problemas fundamentales y apremiantes de la neurociencia. La capacidad de ver la red neuronal entera, ver cómo hay un cambio del comportamiento a consecuencia de células determina el potencial alto neuro-sistemas híbridos como un modelo experimental para el estudio de mecanismos celulares de la función cerebral.

5. Los sistemas Neuro-híbridos se han activamente estudiado desde principios de los años 2000, cuando los primeros experimentos se realizaron para entrenar la cultura neuronal. En los primeros experimentos, los robots no se usan, la cultura tuvo que aprender cómo dar la respuesta correcta en el momento adecuado. Entonces comenzaron a aparecer una cultura de combinación del modelo con virtual y luego verdaderos robots. Ahora en el mundo en este campo emplea aproximadamente cinco a seis grupos. Pero hay que notar que todavía hay un neuro-híbrido del protocolo bueno sistemas de formación. Y tal vez no existe. Los Neuro-híbridos están en la vanguardia de tecnologías de investigación cerebrales. Puede estar bien que la asunción básica sobre las semejanzas del trabajo de redes de neuronas en la cultura y el cerebro no es verdad. O no podemos encontrar la lengua correcta comunicándose con culturas neuronales, que permitirían poner la tarea delante de ella, queremos que ella se decida.

6. Los sistemas Neuro-híbridos son estudiados no sólo por científicos, sino también artistas. El grupo experimental australiano Simbiotika con el investigador americano Steven Potter condujo un experimento para crear un «medio muerto» por el artista. «Medio muerto» es el artista de la dirección de la cultura neuronal que retrata el brazo robótico. Quizás el pináculo de su artista del neuro-híbrido de carrera creativo era el producto de «Pixel», escrito en 2004, con el cuadrado negro de Malevich.

7. Las perspectivas inmediatas en los sistemas del neuro-híbrido de estudio se asociaron con las dos direcciones. En primer lugar, más que conceptual, en una tentativa de aumentar el número de niveles de la libertad, que puede aprender a controlar la red neuronal. Como hoy todos los modelos - un modelo del tipo de evitación de colisión con obstáculos. El robot autónomamente entra en cierta dirección, y cuando llega al obstáculo, da una señal a la cultura neuronal y la cultura neuronal debe dar la respuesta correcta, que el robot rechazan de la pared. Usa un nivel de la libertad. Obviamente, para las investigaciones de estudio llenas tiene que introducir mayores niveles de la libertad que el robot podría ir el derecho, dejado, construir una combinación de acciones.

La segunda dirección, la tecnología - es la introducción de métodos modernos de neuroimaging, porque hasta este punto en la cultura de sólo la actividad eléctrica de las células se investigó principalmente, pero no procesos intracelulares que ocurren en ellos. Por ejemplo, una cultura neuronal de las células se implicará en un episodio particular de la formación, mientras otra parte no es. E identificar aquellas células que llevan al aprendizaje, se pueden usar, transgenic animales en los cuales el promotor de unos directores de finanzas de genes, codificando un factor de transcripción implicado en la cascada molecular asociada con la plasticidad neuronal debería la proteína fluorescente verde. Esta proteína fluorescente verde, aparecerá en las células en el momento del estudio, y podemos ver células que brillaron verdes - aquellas células que permiten a nuestro neuro-híbrido del robot nuestro sistema para aprender.

Si somos capaces de movernos en estas dos direcciones, creando modelos más complejos del aprendizaje y la plasticidad de nuevas técnicas en la cultura, en la neurociencia será un nuevo modelo experimental, que abrirá amplias oportunidades del estudio de mecanismos intracelulares de aprendizaje y memoria.