Ученые наблюдают, как мыши перемещаются по экранному лабиринту.
Ключевые выводы
- Мозго-машинные интерфейсы позволяют людям и мышам взаимодействовать с объектами на экране.
- Такие интерфейсы могут найти широкое применение по мере расширения их возможностей.
- Ученые хотят лучше понять, как они работают, и изучают, как ими управляют мыши.
Интерфейсы мозг-машина, или ИМТ, завораживают. «Мозго-машинные интерфейсы - это устройства, которые позволяют человеку или животному управлять компьютером силой мысли. У людей это может быть управление роботизированной рукой, чтобы набрать чашку с водой, или перемещение курсора на компьютере для ввода сообщения с помощью разума», - говорит Келли Клэнси из Центра нейронных цепей и поведения Sainsbury Wellcome (SWC).. Она соавтор статьи, недавно опубликованной в Neuron.
Потенциал ИМТ очевиден как инструмент для людей с условиями, которые лишают их конечностей. Кроме того, ИМТ может однажды позволить нам контролировать и управлять всеми видами устройств, используя только наш разум - легко представить, например, операции, выполняемые врачами, напрямую взаимодействующими со сверхточными роботизированными придатками.
Хотя ИМТ уже добился определенного успеха, многое еще неизвестно о том, как они работают. Исследователи из SWC разработали ИМТ для мышей, который позволяет им отслеживать то, как он взаимодействует с мозгом мыши, когда субъект перемещает курсор на экране, используя только свои мысли. Это также дает им представление о том, как функционирует этот мозг.
По словам соавтора Тома Мрсика-Флогеля, также из SWC, «в настоящее время людям трудно использовать ИМТ, и требуется много времени, чтобы научиться управлять роботизированной рукой для пример. Как только мы поймем нейронные цепи, поддерживающие процесс обучения преднамеренному контролю, что начинает проясняться в этой работе, мы, надеюсь, сможем облегчить людям использование ИМТ».
Помимо лучшего понимания ИМТ, их использование в исследованиях может помочь ученым разгадать по крайней мере одну загадку разума. Выяснить, как объекты представлены в мозгу, было непросто. Когда испытуемые взаимодействуют с объектами, сканирование одновременно показывает сигналы, представляющие это взаимодействие - двигательный процесс - и мысли об объекте. Трудно сказать, что есть что. Двигательные сигналы удаляются, когда взаимодействие с объектом строго виртуально, как при использовании ИМТ.
В ходе исследования ИМТ были прикреплены к черепам семи самок мышей, которых впоследствии научили использовать мышь для перемещения курсора на экране в целевое место, чтобы получить вознаграждение. Целью исследователей было исследовать интенциональность.
По мере того как мыши двигались, исследователи использовали широкоугольную визуализацию мозга, чтобы наблюдать за всей их дорсальной корой. Это дало обзор области, который позволил бы ученым увидеть, какие области мозга проявляют активность.
Неудивительно, что зрительные области коры были активны. Еще большим сюрпризом стало участие переднемедиальной коры, эквивалента теменной коры человека у грызунов, связанной с намерением.
«Исследователи уже давно изучают теменную кору у людей, - говорит Клэнси. «Однако мы не обязательно ожидали, что эта область появится на нашем беспристрастном экране мозга мыши. Кажется, в теменной коре есть что-то особенное, поскольку она расположена между сенсорными и моторными областями мозга и может действовать как промежуточная станция между ними».
Эта «станция» может обеспечить непрерывный обмен данными между регионами. В документе говорится: «Таким образом, животные, обучающиеся нейропротезному контролю над внешними объектами, должны заниматься непрерывным самоконтролем, чтобы оценивать непредвиденные обстоятельства между их нейронной активностью и ее результатом, предотвращая выполнение ими привычного или фиксированного двигательного паттерна и поощряя животных к обучению произвольному. новые сенсомоторные карты на лету».
Теменная кора является отличным кандидатом на эту работу, говорят авторы: «Было обнаружено, что теменная активность участвует в представлении правил выполнения задач, ценности конкурирующих действий и зрительно управляемой моторике в реальном времени. обновление плана, как у людей, так и у приматов».