Oamenii de știință ar putea folosi în curând holografia pentru a induce anumite amintiri și senzații direct în creier.

Folosind flash-uri de lumină pentru a modifica starea unor neuroni, cercetătorii cred că în viitor se va putea modifica activitatea creierului, astfel încât să fie posibilă editarea amintirilor, eliminarea senzaţiilor de durere  sau chiar inducerea unor amintiri false în creier.

Această tehnologie este denumită modulare holografică a creierului și ea utilizează proiecții holografice pentru a activa sau a suprima neuroni individuali. Scopul este acela de a induce anumite senzaţii prin controlul a mii de neuroni la un moment dat pe baza unor modele care reproduc activitatea reală a creierului.

Astfel s-ar putea realiza sisteme de monitorizare în permanență a activităţii creierului care vor putea decide, în funcţie de context, ce neuroni trebuie să fie activaţi sau suprimați. Această perspectivă ne duce cu gândul la tehnicile de eliminarea a unor amintiri dureroase din filmul Strălucirea eternă a minții neprihănite (titlu original Eternal Sunshine of the Spotless Mind), dar aceasta este doar una dintre posibilitățile pe care le oferă această tehnologie.

Ștergerea amintirilor dureroase

Credit: Eternal Sunshine of the Spotless Mind/Focus Features

Să ne imaginăm, de exemplu, un sistem de vedere pentru persoanele oarbe constând dintr-o cameră video care poate converti imaginile surprinse de lentilele acesteia într-un model al activităţii creierului care este asociat vizualizării acelor imagini. De asemenea, ne-am putea gândi la o proteză care ar putea transmite o senzaţie de atingere.

Protezele neuronale s-ar putea baza pe această tehnologie, deoarece aceasta oferă precizia necesară pentru ca creierul să poată interpreta corect modelul de activare. Dacă putem înţelege limbajul creierului atunci putem comunica cu el astfel încât acesta să interpreteze mult mai bine mesajele noastre.

Acesta este un prim pas pe calea dezvoltării unor implanturi pentru creier care ar putea induce senzaţii noi sau simţuri îmbunătăţite”, a declarat Alan Mardinly, biolog în cadrul UC Berkeley.

Modulatorul holografic pentru creier este încă într-o fază incipientă, dar progresele privind dezvoltarea acestuia sunt promiţătoare, acesta fiind testat deja pe șoareci de laborator.

Cercetătorii şi-au concentrat atenţia asupra unei porţiuni din creierul unor şoareci care conţinea între 2.000 şi 3.000 de neuroni. Fiecărui neuron i s-a adăugat, prin intermediul unui virus care furniza ADN, o anumită proteină care activa neuronul respectiv atunci când acesta era atins de un fascicul de lumină.

Printr-o deschizătură practicată în craniu, cercetătorii au trimis flash-uri de lumină către creier, cu o frecvenţă de până la 300 de flash-uri pe secundă, fiecare dintre acestea activând până la 50 de neuroni.

Marea provocare a reprezentat-o activarea neuronilor individuali. Pentru aceasta cercetătorii au folosit holografia generată pe computer prin care fasciculele de lumină au fost ghidate şi focalizate pentru a crea un model 3D. Acesta a fost apoi proiectat pe țesutul cerebral de pe suprafața cortexului somatosenzorial al șoarecilor.

„Progresul major l-a reprezentat abilitatea de a controla cu precizie neuronii în spaţiu şi timp.

Cu alte cuvinte, a fost necesar ca aceştia să fie activaţi în condiţiile în care lucrează în mod normal”, a declarat Nicolas Pégard, coautor al studiului de faţă.

În cadrul experimentului, şoarecii mergeau pe o bandă de alergare în condiţiile în care capetele lor erau imobilizate, pentru ca sistemul ce trimitea flash-urile de lumină spre creierul acestora să funcționeze corect şi să nu provoace modificări comportamentale. Cu toate acestea, activitatea creierului la şoareci, monitorizată în timp real, a fost aceeaşi cu cea provocată de un stimul senzorial real, au declarat cercetătorii.

Desigur, mai sunt încă multe de făcut. În prezent, tehnologia funcționează numai pentru o mică regiune a creierului, iar echipamentul necesar este foarte voluminos. În viitor, această tehnologie ar putea viza o regiune mult mai mare a stratului exterior al creierului şi, în cele din urmă, echipamentului necesar va fi miniaturizat pentru a încăpea într-un rucsac.

În continuare oamenii de ştiinţă îşi propun să îmbunătăţească această cercetare.

Acest lucru presupune un antrenament special al şoarecilor, astfel încât cercetătorii să poată detecta schimbări în comportamentul acestora după modularea holografică a creierului, dar şi înregistrarea tiparelor reale ale activității creierului din cortex, pentru ca acestea să fie utilizate de modulatorul holografic pentru creier, iar cercetătorii să verifice dacă ele provoacă același răspuns.

Cercetarea a fost publicată în revista Nature.

Sursă: Science Alert