Як записати 1 мільйон нейронів у реальному часі

Оскар Хартманн. Про венчурные инвестиции, диджитализацию экономики и мотивацию | Big Money #34 (Липень 2019).

Anonim

Інноваційний новий метод може дозволити вченим перекладати інформацію від одного мільйона нейронів одночасно, а також декодувати активність, як це відбувається.

Мозок виробляє великі дані, як ніякий інший орган, але чи можемо ми її приручити?

За останні кілька десятиліть обсяг даних, що випускаються в повсякденному житті, вибухнув.

Наприклад, коли ви йдете на вулицю, ваш мобільний телефон збиратиме інформацію про те, скільки кроків ви зробили.

Коли ви купуєте щось у магазині за допомогою вашої картки, банк знає, що ви купили, скільки це було, і де ви були.

Крім того, магазин знає, чи придбали ви раніше щось подібне.

Дані можна збирати більш ефективно, ніж будь-коли, але завдання тепер полягає в тому, щоб зрозуміти, що ми повинні робити з ними (якщо завгодно). У нас є цифри - але вони нам будь-що корисні?

Гігантський стрибок для нейронауки

Ситуація аналогічна в неврології, тому що величезні успіхи були зроблені для збору величезної кількості даних з мозку. Вчені тепер можуть слухати і спілкуватися з великою кількістю клітин мозку відразу.

Хоча цей прогрес виявився корисним у діагностиці, лікуванні та дослідженні, його повний потенціал ще не був реалізований. Швидкість, з якою дані можуть оброблятися, коли вони були зібрані, все ще залишається значним каменем спотикання.

Ваш мозок може бути підкріплений, за смертельну ціну

Що робити, якщо наші спогади можуть бути підкріплені так само, як комп'ютерні дані? Одна з компаній-початківців каже, що це можливо.

Читати зараз

Обробка даних швидко стає вузьким місцем для досягнень, досягнутих в інших галузях неврології. Наприклад, якщо дані мозку могли б бути зібрані та зрозумілі в реальному часі, величезні удари могли бути зроблені в контролі робочого озброєння паралізованих людей або навіть у спробі прогнозувати неминучі епілептичні напади.

Щоб ці цілі були досягнуті, величезні океани даних повинні аналізуватися та обчислюватися дуже швидко.

Дослідники з Науково-дослідницького центру Neuronano в Університеті Лунда в Швеції працюють над цією проблемою. Вони виробили метод, який має потенціал для спілкування в реальному часі з мільйонами нервових клітин.

Їхні висновки були недавно опубліковані в журналі нейроінформатики.

Вони не тільки могли прослухати балакучі клітини головного мозку, але також могли перетворити його на значущий вихід практично миттєво - протягом 25 мілісекунд. Секрет цієї нової можливості - це специфічний формат даних, що називається "Формат ієрархічної інформації", і процес, відомий як біт-кодування.

"Перекодування сигналів нервової клітини безпосередньо в бітовому коді різко збільшує обсяги зберігання, однак найбільший приріст полягає в тому, що цей метод дозволяє нам зберігати інформацію таким чином, щоб вона була негайно доступна для процесорів комп'ютера".

Йенс Шуенборг, професор нейрофізіології, Науково-дослідний центр "Нейронано"

Майбутнє неврології

Мартін Гарвіч, який також є професором нейрофізіології в Науково-дослідному центрі Нейронано, пояснює, як їхній метод на вулицях випереджає інші втручання (наприклад, електроенцефалограма, в якій електрод розміщується на шкірі голови).

"Уявіть собі, що ви хочете почути, що говорять про 10 людей у ​​кімнаті поруч. Якщо ви послухаєте, приклавши вухо до стіни, ви просто почуєте шум, але якщо ви покладете мікрофон на кожну людину в кімнаті, це буде перетворює вашу здатність розуміти розмову ", - говорить він.

"І тоді, - додає Гарвіч, - думайте про те, щоб вміти слухати один мільйон людей, знаходити закономірності у спілкуванні та миттєво реагувати на це - це те, що робить наш новий метод".

Ця нова методологія дозволяє здійснювати двосторонній трафік: повідомлення з нервових клітин можуть бути зібрані, а відповіді можна відправити назад. Технологія залежить від того, як трафік перетворюється на бітовий код.

"Значною перевагою цієї архітектури та формату даних є те, що він не потребує подальшого перекладу, оскільки сигнали мозку переводяться безпосередньо в бітовий код, що означає значну перевагу в усьому спілкуванні між мозком та комп'ютерами, і не менш важливо щодо клінічних застосувань. "

Ведучий автор дослідження Бенгт Лунгвіст

Далі ця модель може допомогти нейробіології досягти значних успіхів. Хоча інтерфейси мозку та машини та інтерфейси між комп'ютерами та комп'ютерами значно покращилися за останні роки, вони часто вражають блок, коли йдеться про обробку даних.

Якщо бітові системи успішні, цей блок може бути зміщений з їх шляху.