कृत्रिम टुकड़े के मस्तिष्क का उपयोग करने के लिए प्रकाश के साथ संवाद वास्तविक न्यूरॉन्स — ScienceDaily


शोधकर्ताओं ने बनाया है एक तरह से कृत्रिम के लिए neuronal नेटवर्क के साथ संवाद करने के लिए जैविक neuronal नेटवर्क. नई प्रणाली धर्मान्तरित कृत्रिम विद्युत spiking संकेत करने के लिए एक दृश्य पैटर्न की तुलना में है, तो करने के लिए इस्तेमाल किया चढ़ना असली न्यूरॉन्स के माध्यम से optogenetic उत्तेजना के नेटवर्क. इस अग्रिम के लिए महत्वपूर्ण हो जाएगा भविष्य neuroprosthetic उपकरणों की जगह है कि नुकसान न्यूरॉन्स के साथ कृत्रिम neuronal circuitry.

एक कृत्रिम अंग है, एक कृत्रिम डिवाइस की जगह है कि एक घायल या लापता शरीर का हिस्सा है. आप आसानी से कर सकते हैं की कल्पना एक टकसाली समुद्री डाकू के साथ एक लकड़ी के पैर के साथ या ल्यूक Skywalker के प्रसिद्ध रोबोट हाथ है । कम नाटकीय रूप से, के बारे में सोच के पुराने स्कूल कृत्रिम अंग की तरह चश्मा और संपर्क लेंस की जगह है कि प्राकृतिक लेंस हमारी आँखों में. अब कल्पना करने की कोशिश एक कृत्रिम अंग की जगह है कि एक का हिस्सा क्षतिग्रस्त मस्तिष्क. क्या कर सकता है कृत्रिम मस्तिष्क बात की तरह हो सकता है? कैसे होगा यह भी काम करता है?

बनाने neuroprosthetic प्रौद्योगिकी का लक्ष्य है एक अंतरराष्ट्रीय टीम का नेतृत्व द्वारा Ikerbasque शोधकर्ता पाओलो Bonifazi से Biocruces स्वास्थ्य अनुसंधान संस्थान (बिलबाओ, स्पेन), और Timothée लेवी से संस्थान के औद्योगिक विज्ञान, विश्वविद्यालय के टोक्यो और आईएमएस लैब, बोर्डो के विश्वविद्यालय. हालांकि कई प्रकार के कृत्रिम न्यूरॉन्स विकसित किया गया है, कोई नहीं किया गया है सही मायने में व्यावहारिक के लिए neuroprostheses. एक सबसे बड़ी समस्याओं में से एक है कि दिमाग में न्यूरॉन्स संवाद बहुत ठीक है, लेकिन बिजली उत्पादन से ठेठ विद्युत तंत्रिका नेटवर्क में असमर्थ है करने के लिए लक्ष्य विशिष्ट न्यूरॉन्स. इस समस्या को दूर करने, टीम परिवर्तित करने के लिए विद्युत संकेतों में प्रकाश. के रूप में लेवी बताते हैं, “अग्रिम में optogenetic तकनीक की अनुमति दी हमें ठीक करने के लिए लक्ष्य न्यूरॉन्स में एक बहुत छोटे से क्षेत्र के हमारे जैविक न्यूरोनल नेटवर्क है।”

Optogenetics है एक प्रौद्योगिकी का लाभ लेता है कि कई प्रकाश के प्रति संवेदनशील प्रोटीन में पाया शैवाल और अन्य जानवरों. डालने के इन न्यूरॉन्स में प्रोटीन का एक प्रकार है हैक, एक बार वे वहाँ हैं, उदय प्रकाश पर एक न्यूरॉन कर देगा यह सक्रिय या निष्क्रिय पर निर्भर करता है, प्रकार का प्रोटीन होता है । इस मामले में, शोधकर्ताओं ने प्रोटीन का इस्तेमाल किया गया है कि सक्रिय रूप से विशेष रूप से नीले रंग की रोशनी से. अपने प्रयोग में, वे पहली परिवर्तित विद्युत के उत्पादन spiking neuronal नेटवर्क में चेकर पैटर्न के साथ नीले और काले वर्गों. तो, वे shined इस पैटर्न पर 0.8 से 0.8 मिमी वर्ग के जैविक neuronal नेटवर्क में बढ़ पकवान । इस के भीतर वर्ग, केवल न्यूरॉन्स द्वारा मारा से आने वाले प्रकाश नीले वर्गों रहे थे, सीधे सक्रिय.

सहज गतिविधि में सभ्य न्यूरॉन्स पैदा करता है तुल्यकालिक गतिविधि के इस प्रकार है कि एक खास तरह की लय. इस ताल के द्वारा परिभाषित किया गया है जिस तरह से न्यूरॉन्स एक साथ जुड़े हुए हैं, के प्रकार न्यूरॉन्स, और उनकी क्षमता के लिए अनुकूल है और परिवर्तन.

“हमारी सफलता की कुंजी है,” लेवी कहते हैं, “समझ गया था कि लय के कृत्रिम न्यूरॉन्स था के उन मैच के लिए वास्तविक न्यूरॉन्स. एक बार जब हम ऐसा करने में सक्षम थे, इस जैविक नेटवर्क में सक्षम था करने के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए “धुन” द्वारा भेजा कृत्रिम एक है । प्रारंभिक परिणामों के दौरान प्राप्त की यूरोपीय Brainbow परियोजना है, हमें मदद करने के लिए डिजाइन इन biomimetic कृत्रिम न्यूरॉन्स.”

वे देखते कृत्रिम neuronal नेटवर्क का उपयोग करने के लिए कई अलग लय है, जब तक वे पाया सबसे अच्छा मैच है । समूहों के न्यूरॉन्स को सौंपा गया है करने के लिए विशिष्ट छवि में पिक्सल ग्रिड और लयबद्ध गतिविधि गया था, तो परिवर्तन करने में सक्षम दृश्य पैटर्न था कि shined पर सभ्य न्यूरॉन्स. प्रकाश पैटर्न दिखाए गए थे पर एक बहुत छोटे से क्षेत्र के सभ्य न्यूरॉन्स, और शोधकर्ताओं के लिए सक्षम थे, सत्यापित स्थानीय प्रतिक्रियाओं के रूप में अच्छी तरह के रूप में परिवर्तन में वैश्विक लय के जैविक नेटवर्क.

“शामिल optogenetics प्रणाली में है की दिशा में एक अग्रिम व्यावहारिकता कहते हैं,” लेवी. “यह अनुमति देगा भविष्य biomimetic उपकरणों के साथ संवाद करने के विशिष्ट प्रकार के न्यूरॉन्स के भीतर या विशिष्ट neuronal सर्किट के लिए.” टीम आशावादी है कि भविष्य में कृत्रिम उपकरणों का उपयोग कर अपने सिस्टम में सक्षम हो जाएगा बदलने के लिए क्षतिग्रस्त मस्तिष्क सर्किट और बीच संचार बहाल मस्तिष्क क्षेत्रों. “पर टोक्यो विश्वविद्यालय के साथ सहयोग में, पीआर Kohno और डॉ Ikeuchi, हम कर रहे हैं पर ध्यान केंद्रित के डिजाइन जैव संकर neuromorphic सिस्टम बनाने के लिए नई पीढ़ी के neuroprosthesis कहते हैं,” लेवी.

कहानी का स्रोत:

सामग्री द्वारा ही प्रदान की जाती संस्थान के औद्योगिक विज्ञान, टोक्यो विश्वविद्यालय. नोट: सामग्री संपादित किया जा सकता है के लिए शैली और लंबाई ।



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