Neuralink Van Elon Musk. Deel Drie: Vliegen Over Een Nest Neuronen - Alternatieve Mening

Inhoudsopgave:

Neuralink Van Elon Musk. Deel Drie: Vliegen Over Een Nest Neuronen - Alternatieve Mening
Neuralink Van Elon Musk. Deel Drie: Vliegen Over Een Nest Neuronen - Alternatieve Mening

Video: Neuralink Van Elon Musk. Deel Drie: Vliegen Over Een Nest Neuronen - Alternatieve Mening

Video: Neuralink Van Elon Musk. Deel Drie: Vliegen Over Een Nest Neuronen - Alternatieve Mening
Video: Neuralink: Elon Musk's entire brain chip presentation in 14 minutes (supercut) 2024, Mei
Anonim

Deel een: The Human Colossus

Deel twee: The Brain

Deel drie: vliegen over het nest van neuronen

Deel vier: neurocomputerinterfaces

Deel vijf: het Neuaralink-probleem

Deel zes: Age of Wizards 1

Deel zes: Age of Wizards 2

Deel zeven: The Great Fusion

Promotie video:

Vliegen over het nest van neuronen

Image
Image

Dit is Bock. Bock, dank u en uw mensen voor het uitvinden van taal.

Image
Image
Image
Image

Om u te bedanken, willen we u alle ongelooflijke dingen laten zien die we dankzij uw uitvinding hebben kunnen bouwen.

Image
Image

Oké, laten we Bock in een vliegtuig zetten, dan in een onderzeeër, en hem dan naar de top van de Burj Khalifa slepen. Laten we hem nu een telescoop, een tv en een iPhone laten zien. En laat hem een beetje op internet zitten.

Het was leuk. Hoe gaat het, Bock?

Image
Image

Ja, we begrijpen dat u nogal verrast bent. Laten we als toetje hem laten zien hoe we met elkaar communiceren.

Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image

Bock zou geschokt zijn als hij erachter zou komen dat, ondanks alle magische vermogens die mensen hebben verworven als gevolg van dialogen met elkaar, dankzij het vermogen om te spreken, het proces van onze communicatie niet verschilt van wat het was in zijn tijd. Als twee mensen gaan praten, gebruiken ze 50.000 jaar oude technologie.

Bock zal ook verbaasd zijn dat in een wereld waar geweldige machines werken, de mensen die deze machines hebben gemaakt, rondzwerven met dezelfde biologische lichamen waarmee Bock en zijn vrienden liepen. Hoe is dit mogelijk?

Image
Image

Dit is de reden waarom neurocomputerinterfaces (BCI's) - een subset van het bredere veld van neurale engineering dat zelf een subset van biotechnologie is - zo interessant zijn. We hebben de wereld vele malen veroverd met onze technologieën, maar als het om hersenen gaat - ons belangrijkste instrument - geeft de wereld van technologie ons niets.

Daarom blijven we communiceren met behulp van de technologie die door Bock is uitgevonden. Daarom typ ik deze zin 20 keer langzamer dan ik denk, en daarom eisen hersengerelateerde ziekten nog steeds te veel levens.

Maar 50.000 jaar na die grote ontdekking kan de wereld veranderen. De volgende grens van de hersenen zal zichzelf zijn.

* * *

Er zijn veel verschillende opties voor mogelijke hersencomputerinterfaces (soms hersen-naar-computer- of hersen-naar-machine-interfaces genoemd) die voor verschillende dingen van pas kunnen komen. Maar iedereen die aan de NCI werkt, probeert een, de tweede of beide vragen op te lossen:

1. Hoe haal ik de benodigde informatie uit de hersenen?

2. Hoe stuur ik de benodigde informatie naar de hersenen?

De eerste betreft de output van de hersenen - dat wil zeggen, de opname van wat de neuronen zeggen. De tweede betreft de introductie van informatie in de natuurlijke stroom van de hersenen, of het op de een of andere manier veranderen van deze natuurlijke stroom - dat wil zeggen het stimuleren van neuronen.

Deze twee processen spelen zich constant in je hoofd af. Op dit moment voeren uw ogen een specifieke reeks horizontale bewegingen uit waardoor u deze zin kunt lezen. Het zijn de neuronen in de hersenen die informatie naar de machine (je ogen) sturen, en de machine ontvangt de opdracht en reageert. En wanneer je ogen op een bepaalde manier bewegen, dringen fotonen van het scherm je netvlies binnen en stimuleren ze neuronen in de achterhoofdskwab van je cortex, waardoor het beeld van de wereld je bewustzijn binnendringt. De afbeelding stimuleert vervolgens neuronen in een ander deel van je hersenen, waardoor je de informatie op de afbeelding kunt verwerken en de zin kunt begrijpen.

De input en output van informatie is wat de neuronen van de hersenen doen. De hele NCI-industrie wil zich bij dit proces aansluiten.

In eerste instantie lijkt het erop dat dit niet zo'n moeilijke taak is. De hersenen zijn tenslotte maar een jelly ball. En de cortex - het deel van de hersenen dat we willen toevoegen aan onze opname en stimulatie - is slechts een servet dat handig aan de buitenkant van de hersenen is geplaatst, waar het gemakkelijk toegankelijk is. In de cortex bevinden zich 20 miljard neuronen - 20 miljard kleine transistors die ons een geheel nieuwe manier zouden kunnen geven om ons leven, onze gezondheid en de wereld te beheersen als we ermee leren werken. Is het echt zo moeilijk om ze te begrijpen? Neuronen zijn klein, maar we weten hoe we een atoom moeten splitsen. De diameter van een neuron is 100.000 keer zo groot als een atoom. Als een atoom een lolly was, zou een neuron kilometers breed zijn - dus we zouden zeker met zulke hoeveelheden moeten kunnen werken. Rechtsaf?

Wat is het probleem?

Dit zijn enerzijds de juiste gedachten, want ze leiden tot vooruitgang in het veld. We kunnen het echt. Maar zodra je begint te begrijpen wat er werkelijk in de hersenen omgaat, wordt het meteen duidelijk: dit is de moeilijkste taak voor een persoon.

Daarom moeten we, voordat we het zelf over NCI's hebben, zorgvuldig bestuderen wat de mensen doen die NCI's creëren. Het beste is om de hersenen 1000 keer te vergroten en te kijken wat er gebeurt.

Herinner je je onze vergelijking van de hersenschors met een servet nog?

Image
Image

Als we het schors-servet 1000 keer vergroten - en het was ongeveer 48 centimeter aan elke kant - is het nu twee blokken lang in Manhattan. Het duurt ongeveer 25 minuten om de omtrek te omzeilen. En het hele brein zal zo groot zijn als Madison Square Garden.

Image
Image

Laten we het in de stad zelf uitgeven. Ik ben er zeker van dat enkele honderdduizenden mensen die daar wonen ons zullen begrijpen.

Image
Image

Ik heb om verschillende redenen gekozen voor een vergroting van 1000x. Een daarvan is dat we allemaal direct maten in ons hoofd kunnen converteren. Elke millimeter van het eigenlijke brein is een meter geworden. In een wereld van neuronen die veel kleiner is, is elke micron een millimeter geworden die je gemakkelijk kunt voorstellen. Ten tweede wordt de bast "menselijk" in grootte: 2 mm dikte is nu 2 meter - als een lang persoon.

Zo kunnen we naar 29th Street lopen, naar de rand van ons gigantische servet, en het is gemakkelijk te zien wat er gebeurt in zijn dikte van twee meter. Laten we ter demonstratie een kubieke meter van onze gigantische korst eruit trekken om deze te onderzoeken, kijken wat er gebeurt in een typische kubieke millimeter echte schors.

Image
Image

Wat zien we in deze kubieke meter? Meshanin. Laten we het opruimen en terugplaatsen.

Laten we eerst de soma's plaatsen - de kleine lichamen van alle neuronen die in deze kubus leven.

Somma's variëren in grootte, maar de neurowetenschappers die ik sprak, zeggen dat soma's van neuronen in de cortex meestal 10-15 micron in diameter zijn (één micron = micron, 1/1000 millimeter). Dat wil zeggen, als u 7-10 hiervan op een lijn plaatst, is deze lijn de diameter van het haar van een persoon. Op onze schaal heeft de meerval een diameter van 1-1,5 centimeter. Lolly.

Het volume van de hele korst past in 500.000 kubieke millimeter, en in deze ruimte zullen er ongeveer 20 miljard soms zijn. Dat wil zeggen, de gemiddelde kubieke millimeter van de cortex bevat ongeveer 40.000 neuronen. Dat wil zeggen, er zijn ongeveer 40.000 snoepjes in onze kubieke meter. Als we onze doos in 40.000 blokjes verdelen, elk met een rand van 3 cm, zal elk van onze snoepmeervallen in het midden van zijn eigen kubus van 3 cm zitten en alle andere meervallen 3 cm in alle richtingen.

Ben je hier nu? Kun je je onze meterkubus voorstellen met 40.000 drijvende snoepjes?

Hier is een microscopisch beeld van een meerval in een echte cortex; al het andere om haar heen is verwijderd:

Image
Image

Oké, tot nu toe ziet het er niet zo ingewikkeld uit. Maar het soma is maar een heel klein deel van elk neuron. Van elk van onze lollies strekken zich gedraaide, vertakte dendrieten uit die, op onze schaal, drie tot vier meter in een grote verscheidenheid aan richtingen kunnen strekken, en aan het andere uiteinde kan er een axon zijn van 100 meter lang (als deze overgaat in een ander deel van de cortex) of een kilometer (als deze afdaalt). in het ruggenmerg en lichaam). Elk is een millimeter dik, en deze draden transformeren de schors in strak geweven elektrische vermicelli.

En er gebeurt veel in deze vermicelli. Elk neuron heeft synaptische verbindingen met 1.000 - soms wel 10.000 - andere neuronen. Aangezien er ongeveer 20 miljard neuronen in de cortex zijn, betekent dit dat er meer dan 20 biljoen individuele neurale verbindingen zullen zijn (en een biljoen verbindingen in de hele hersenen). Er zullen meer dan 20 miljoen synapsen in onze kubieke meter zijn.

Bij dit alles zijn er niet alleen van elk van de 40.000 lollies in onze kubus struikgewas van vermicelli, maar duizenden andere spaghetti passeren onze kubus vanuit andere delen van de schors. En dit betekent dat als we zouden proberen om signalen op te nemen of neuronen specifiek in dit kubieke gebied te stimuleren, we heel moeilijk zouden moeten zijn, omdat het in de spaghetti-warboel moeilijk zou zijn om te bepalen welke strengen spaghetti bij onze meervalssnoepjes horen (en God verhoede, deze pasta bevat Purkinje-cellen).

En vergeet natuurlijk de neuroplasticiteit niet. De spanning van elk neuron verandert constant, honderden keren per seconde. En tientallen miljoenen synaptische verbindingen in onze kubus zullen constant van grootte veranderen, verdwijnen en weer verschijnen.

Maar dit is pas het begin.

Het blijkt dat gliacellen ook in de hersenen voorkomen - cellen die in veel verschillende typen voorkomen en veel verschillende functies vervullen, zoals het wegspoelen van chemicaliën die vrijkomen bij synapsen, axonen omwikkelen met myeline en het immuunsysteem van de hersenen dienen. Hier zijn enkele van de meest voorkomende soorten gliacellen:

Image
Image

En hoeveel gliacellen zijn er in de cortex? Ongeveer hetzelfde aantal als neuronen. Dus voeg nog 40.000 van deze dingen toe aan onze kubus.

Ten slotte zijn er bloedvaten. Elke kubieke millimeter cortex bevat ongeveer een meter kleine bloedvaatjes. Op onze schaal betekent dit dat er een kilometer aan bloedvaten in onze kubieke meter zit. Dit is hoe ze eruit zien:

Image
Image

Uitweiding op Connectoma

Onze meterkast is dus verpakt, gevuld met geëlektrificeerde vulling van verschillende complexiteit. Laten we nu onthouden dat onze doos eigenlijk een kubieke millimeter groot is.

Neurocomputer-interface-ingenieurs moeten ofwel uitzoeken wat de microscopisch kleine meervallen die in deze millimeter zijn begraven, zeggen, of bepaalde meervallen stimuleren om de juiste dingen te doen. Veel geluk voor hen.

Het zou moeilijk voor ons zijn om dit te doen met onze 1000 keer vergrote hersenen. Met een brein dat perfect in een servet verandert. Maar in werkelijkheid is hij niet zo - dit servet ligt bovenop een brein vol plooien (die op onze schaal 5 tot 30 meter diep zijn). In feite bevindt minder dan een derde van de servetcortex zich op het oppervlak van de hersenen - het meeste ligt in de plooien.

Daarnaast is er niet zo veel materiaal waarmee in het laboratorium gewerkt kan worden. De hersenen zijn bedekt met vele lagen, waaronder de schedel - die bij een vergroting van 1000x 7 meter dik zou zijn. En aangezien de meeste mensen het niet zo leuk vinden als hun schedel te lang open is - en dit is inderdaad een twijfelachtige gebeurtenis - moet je zo voorzichtig en subtiel mogelijk met kleine hersenlollies werken.

En dit alles ondanks het feit dat je met de schors werkt - maar veel interessante ideeën over het onderwerp NCI hebben te maken met structuren die veel lager zijn, en als je bovenop ons stadsbrein staat, zullen ze op een diepte van 50-100 meter liggen.

Stel je eens voor hoeveel er in onze kubus aan de hand is - en dit is slechts een 500.000ste deel van de hersenschors. Als we onze hele gigantische korst in blokjes van gelijke meter zouden breken en op een rij zouden zetten, zouden ze zich 500 kilometer uitstrekken - helemaal tot aan Boston. En als je besluit een omweg te maken, die meer dan 100 uur duurt terwijl je snel loopt, kun je op elk moment stoppen en naar de kubus kijken, en al deze complexiteit zit erin. Dit alles zit nu in je hoofd.

Neuralink van Elon Musk. Deel 3: hoe gelukkig zou je moeten zijn als je hier niets om geeft

De jouwe.

Terug naar deel 3: vliegen over het nest van neuronen

Hoe gaan wetenschappers en ingenieurs met deze situatie om?

Ze proberen het meeste te halen uit de tools die ze momenteel hebben - de tools die ze gebruiken om neuronen op te nemen of te stimuleren. Laten we de mogelijkheden onderzoeken.

NCI-tools

Met wat al is gedaan, zijn er drie brede criteria waarop de voor- en nadelen van een opname-instrument worden beoordeeld:

1) Schaal - hoeveel neuronen kunnen worden geregistreerd.

2) Resolutie - hoe gedetailleerd de informatie die het instrument ontvangt - ruimtelijk (hoe nauwkeurig uw opnames vertellen welke van de individuele neuronen vuren) en tijdelijk (hoe goed weet u wanneer de activiteit die u opneemt plaatsvindt).

3) Invasiviteit - of een operatie nodig is en zo ja, hoe duur.

Het doel op lange termijn is om de room van alle drie te verzamelen en te eten. Maar hoewel de vraag onvermijdelijk rijst, welke van deze criteria (een of twee) kun je negeren? De keuze voor deze of gene tool is geen verhoging of verlaging van de kwaliteit, het is een compromis.

Laten we eens kijken welke tools momenteel in gebruik zijn:

fMRI

- Schaal: groot (toont informatie uit de hersenen)

- Resolutie: laag tot gemiddeld - ruimtelijk, zeer laag - temporeel

- Invasiviteit: niet-invasief

fMRI wordt vaak niet gebruikt in NCI, maar als een klassiek opnametool - het geeft je informatie over wat er in de hersenen gebeurt.

fMRI maakt gebruik van MRI, een technologie voor beeldvorming met magnetische resonantie. MRI, uitgevonden in de jaren 70, was de evolutie van röntgen-CT-scanning. In plaats van röntgenfoto's gebruikt MRI magnetische velden (samen met radiogolven en andere signalen) om afbeeldingen van het lichaam en de hersenen te maken. Zoals dit:

Image
Image

Complete set dwarsdoorsneden waarmee u het hele hoofd kunt zien.

Een heel ongebruikelijke technologie.

fMRI ("functionele" MRI) gebruikt MRI-technologie om veranderingen in de bloedstroom te volgen. Waarvoor? Omdat naarmate delen van de hersenen actiever worden, ze meer energie verbruiken, wat betekent dat ze meer zuurstof nodig hebben - dus neemt de bloedstroom in dat gebied toe om die zuurstof af te geven. Dit is wat een fMRI-scan kan laten zien:

Image
Image

Natuurlijk is er altijd bloed in de hersenen - deze afbeelding laat zien waar de bloedstroom is toegenomen (rood, oranje, geel) en waar deze is afgenomen (blauw). En aangezien fMRI de hele hersenen kan scannen, zijn de resultaten driedimensionaal:

Image
Image

FMRI heeft veel medische toepassingen, zoals het informeren van artsen over of bepaalde delen van de hersenen functioneren na een beroerte, en fMRI heeft neurowetenschappers veel geleerd over welke delen van de hersenen bij deze functies zijn betrokken. De scan geeft ook belangrijke informatie over wat er op een bepaald moment in de hersenen gebeurt, het is veilig en niet-invasief.

Het grote nadeel is de resolutie. fMRI-scanning heeft een letterlijke resolutie, zoals pixels op een computerscherm, maar in plaats van tweedimensionaal, wordt de resolutie weergegeven door driedimensionale kubieke volumetrische pixels - voxels (voxel).

FMRI-voxels zijn kleiner geworden naarmate de technologie is verbeterd, wat resulteert in een grotere ruimtelijke resolutie. Voxels van moderne fMRI kunnen zo klein zijn als een kubieke millimeter. Het hersenvolume is ongeveer 1.200.000 mm3, dus een fMRI-scan met hoge resolutie verdeelt de hersenen in een miljoen kleine blokjes. Het probleem is dat dit op neurale schaal nog steeds vrij veel is - elke voxel bevat tienduizenden neuronen. Dus op zijn best laat fMRI de gemiddelde bloedstroom zien die door elke groep van ongeveer 40.000 neuronen wordt opgenomen.

Een nog groter probleem is de tijdelijke oplossing. fMRI controleert de bloedstroom, die onnauwkeurig is en ongeveer een seconde achterblijft - een eeuwigheid in de neuronale wereld.

EEG

- Schaal: hoog

- Resolutie: zeer laag ruimtelijk, middelhoog tijdelijk

- Invasiviteit: niet-invasief

Bijna een eeuw geleden uitgevonden, plaatst EEG (elektro-encefalografie) veel elektroden op het hoofd. Zoals dit:

Image
Image

EEG is zeker een technologie die in 2050 belachelijk primitief zal lijken voor de mens, maar op dit moment is het een van de weinige instrumenten die gebruikt kunnen worden met een volledig niet-invasieve NCI. Een EEG registreert elektrische activiteit in verschillende delen van de hersenen en geeft de resultaten als volgt weer:

Image
Image

EEG-grafieken kunnen informatie onthullen over medische problemen zoals epilepsie, slaappatronen volgen of de status van de anesthesiedosis bepalen.

In tegenstelling tot fMRI heeft EEG een redelijk goede temporele resolutie en ontvangt het elektrische signalen van de hersenen zodra ze verschijnen - hoewel de schedel de temporele nauwkeurigheid aanzienlijk vermindert (bot is een slechte geleider).

Het grootste nadeel is de ruimtelijke resolutie. Het EEG heeft het niet. Elke elektrode registreert alleen de gemiddelde waarde - de vectorsom van ladingen van miljoenen of miljarden neuronen (wazig vanwege de schedel).

Stel je voor dat de hersenen een honkbalstadion zijn, de neuronen zijn mensen in een menigte, en de informatie die we willen ontvangen zal in plaats van elektrische activiteit een afgeleide zijn van de stembanden. In dit geval is het EEG een groep microfoons buiten het stadion, achter de buitenmuren. Je zult kunnen horen wanneer de menigte begint te zingen en je kunt zelfs voorspellen waar ze over gaan schreeuwen. Je zult onderscheidende signalen kunnen onderscheiden als er een close gevecht is of als iemand wint. U kunt ook uitzoeken als er iets buitengewoons gebeurt. Dat is alles.

ECoG

- Schaal: hoog

- Resolutie: laag ruimtelijk, hoog temporeel

- Invasiviteit: aanwezig

Een ECoG (elektrocorticografie) is vergelijkbaar met een EEG omdat het ook elektroden op het oppervlak gebruikt - het plaatst ze gewoon onder de schedel op het oppervlak van de hersenen.

Image
Image

Stom. Maar effectief - veel effectiever dan EEG. Zonder de tussenkomst van de schedel, dekt ECoG hogere ruimtelijke (ongeveer 1 cm) en temporele resoluties (5 milliseconden). ECoG-elektroden kunnen boven of onder de dura mater worden geplaatst:

Lagen aan de linkerkant, van boven naar beneden: hoofdhuid, schedel, dura mater, arachnoïde, pia mater, cortex, witte stof. Rechter signaalbron: EEG, ECoG, intraparenchymaal (LFP, etc.)
Lagen aan de linkerkant, van boven naar beneden: hoofdhuid, schedel, dura mater, arachnoïde, pia mater, cortex, witte stof. Rechter signaalbron: EEG, ECoG, intraparenchymaal (LFP, etc.)

Lagen aan de linkerkant, van boven naar beneden: hoofdhuid, schedel, dura mater, arachnoïde, pia mater, cortex, witte stof. Rechter signaalbron: EEG, ECoG, intraparenchymaal (LFP, etc.)

Terugkerend naar de analogie met ons stadion: ECoG-microfoons bevinden zich in het stadion en dichter bij de menigte. Daarom zal het geluid veel duidelijker zijn dan dat van EEG-microfoons buiten het stadion, en zal de EKoG onderscheid kunnen maken tussen de geluiden van individuele segmenten van de menigte. Maar deze verbetering kost geld - het vereist invasieve chirurgie. Maar volgens de normen van invasieve chirurgie is deze ingreep niet zo erg. Zoals een chirurg me vertelde: “Het is relatief niet-invasief om de vulling onder de dura te plaatsen. Je moet een gat in je hoofd prikken, maar zo eng is het niet."

Lokaal veldpotentieel (LFP)

- Schaal: klein

- Resolutie: medium-laag ruimtelijk, hoog temporeel

- Invasiviteit: hoog

Laten we van oppervlakte-elektrodeschijven naar micro-elektroden gaan - kleine naalden die chirurgen in de hersenen steken.

Hoewel sommige elektroden nog steeds met de hand worden vervaardigd, gebruiken nieuwe technologieën siliciumwafels en fabricagetechnieken die zijn overgenomen van de geïntegreerde schakelingsindustrie.

De manier waarop lokale veldpotentialen werken, is eenvoudig: je neemt zo'n ultradunne naald met een elektrodetip en steekt deze een of twee millimeter in de cortex. Daar verzamelt het de gemiddelde waarde van elektrische ladingen van alle neuronen in een bepaalde straal van de elektrode.

LFP biedt u niet zo slechte ruimtelijke fMRI-resolutie in combinatie met onmiddellijke ECoG-temporele resolutie. Volgens resolutienormen is dit waarschijnlijk de beste optie van al het bovenstaande.

Helaas is het volgens andere criteria verschrikkelijk.

In tegenstelling tot fMRI, EEG en ECoG heeft de LFP-micro-elektrode geen schaal - hij vertelt je alleen wat de kleine bol eromheen doet. En het is veel invasiever omdat het de hersenen binnendringt.

In een honkbalstadion is de LFP een enkele microfoon die boven een gedeelte van de stoelen hangt, een helder geluid oppikt in dat gebied en misschien hier en daar een enkele stem een seconde of twee oppikt - maar voor het grootste deel voelt hij een algemene trilling.

En een volledig nieuwe ontwikkeling is een multi-elektrode-array, wat eigenlijk het idee is van een LFP, alleen bestaat het uit 100 LFP's tegelijk. De array met meerdere elektroden ziet er als volgt uit:

Image
Image

Een klein vierkant van 4 x 4 mm met daarop 100 siliciumelektroden. Hier is er nog een, hier kun je zien hoe scherp de elektroden zijn - een paar micron helemaal aan het uiteinde:

Image
Image

Registratie van individuele eenheden

- Schaal: klein

- Resolutie: ultrahoog

- Invasiviteit: zeer hoog

Om een bredere LFP op te nemen, is de punt van de elektrode iets afgerond om de elektrode meer oppervlak te geven, en wordt de weerstand (onjuiste technische term) verminderd om zeer zwakke signalen van een breed scala aan locaties op te vangen. Als resultaat verzamelt de elektrode een koor van activiteit uit het lokale veld.

Bij de registratie van individuele eenheden is ook een naaldelektrode nodig, maar hun punten zijn erg scherp gemaakt en de weerstand wordt ook verhoogd. Hierdoor wordt de meeste ruis verplaatst en neemt de elektrode bijna niets op totdat hij heel dicht bij het neuron komt (ergens in de 50 micron), en het signaal van dit neuron is sterk genoeg om de elektrodewand met hoge weerstand te overwinnen. Door afzonderlijke signalen van één neuron te ontvangen en geen achtergrondgeluid te hebben, kan deze elektrode het privéleven van dit neuron observeren. Kleinst mogelijke schaal, hoogst mogelijke resolutie.

Sommige elektroden willen relaties naar een hoger niveau tillen en de patch-clamp-methode gebruiken, waarmee je de punt van de elektrode kunt verwijderen en alleen een klein buisje, een glazen pipet, achterlaat, die direct het celmembraan van het neuron zal opzuigen en fijnere metingen kan doen.

Image
Image

Patch-clamp heeft ook dit voordeel: in tegenstelling tot alle andere methoden, raakt het fysiek het neuron aan en kan het niet alleen opnemen, maar ook het neuron stimuleren door stroom te injecteren of de spanning op een bepaald niveau te houden om specifieke tests uit te voeren (andere methoden kunnen alleen hele groepen stimuleren) hele neuronen).

Ten slotte kunnen de elektroden het neuron volledig bedwingen en daadwerkelijk het membraan binnendringen om op te nemen. Als de punt scherp genoeg is, zal het de cel niet vernietigen - het membraan zal als het ware rond de elektrode worden verzegeld en het zal heel gemakkelijk zijn om het neuron te stimuleren of het spanningsverschil tussen de externe en interne omgeving van het neuron op te nemen. Maar dit is een techniek van korte duur: een doorboord neuron zal niet lang leven.

In ons stadion ziet de registratie van individuele eenheden eruit als een unidirectionele microfoon die aan de halsband van een dikke man is bevestigd. Lokale potentiaalklemming is een microfoon in iemands keel die de precieze beweging van de stembanden registreert. Dit is een geweldige manier om meer te weten te komen over iemands gevoelens over het spel, maar ze worden uit hun verband gehaald en zullen niet worden gebruikt om te beoordelen wat er in het spel gebeurt of over de persoon zelf.

Dat is alles wat we hebben. Dat gebruiken we tenminste vrij vaak. Deze tools zijn tegelijkertijd zeer geavanceerd en zullen voor mensen van de toekomst op technologieën uit het stenen tijdperk lijken, die niet zullen geloven dat we een van de technologieën moesten kiezen om de schedel te openen om hoogwaardige gegevens van de hersenen te krijgen.

Maar ondanks al hun beperkingen, leerden deze tools ons veel over de hersenen en leidden ze tot de creatie van de eerste merkwaardige hersencomputerinterfaces. Meer hierover in het volgende deel.

ILYA KHEL

Deel een: The Human Colossus

Deel twee: The Brain

Deel drie: vliegen over het nest van neuronen

Deel vier: neurocomputerinterfaces

Deel vijf: het Neuaralink-probleem

Deel zes: Age of Wizards 1

Deel zes: Age of Wizards 2

Deel zeven: The Great Fusion

Aanbevolen: