پنجشنبه ۲۶ تیر ۹۹ | ۲۲:۲۳ ۹۲ بازديد
آیا یک شبکه عصبی بیولوژیکی می تواند توسط یک مصنوعی کنترل شود؟ به تازگی محققان پیشگام مغز ، مطالعهای را در گزارشهای علمی منتشر کردند که نشان دهنده برقراری ارتباط در زمان واقعی بین یک شبکه عصبی مصنوعی با شبکه بیولوژیکی با استفاده از اپتوژنتیک است.
برای مطالعه ، محققان یک شبکه عصبی بیولوژیکی آزمایشگاهی را در یک آرایه چند الکترود (MEA) رشد داده و یک شبکه عصبی پرش مصنوعی (SNN) را روی یک صفحه قابل برنامه ریزی دروازه آرایه (FPGA) راه اندازی کردند. تابلوهای FPGA دستگاه های نیمه هادی محبوب هستند که دارای بلوک های منطقی قابل تنظیم و مدارهای اتصال هستند. این تابلوهای سیستم دیجیتال کم مصرف مناسب برای آزمایشات بیولوژی هیبریدی هستند و در زمان واقعی کار می کنند.
در این مطالعه از یک شبکه عصبی پرشور (SNN) متشکل از 100 نورون (80 درصد تحریکی ، 20 درصد مهاری) و 7،700 سیناپس استفاده شده است. این تیم برای ایجاد فعالیت عصبی برای تقلید از یک شبکه عصبی بیولوژیکی (BNN) که سپس در زمان واقعی کدگذاری شده بودند ، از شبکه عصبی پرش مصنوعی (SNN) استفاده کردند.
با استفاده از اپتوژنتیک ، این تیم ارتباطات در زمان واقعی بین شبکه های عصبی مصنوعی و بیولوژیکی ایجاد کرد. Optogenetics روشی است که در آن کد ژنتیکی به سلول هدف مانند نورون اضافه می شود تا بتواند پروتئین هایی با نور به نام opps را تولید کند که به طور معمول از جلبک های سبز Chlamydomonas reinhardtii ، به نام channelrhodopsin-2 (ChR2) استخراج می شود. در معرض نور آبی ، سلولهای درج شده با اپسین می توانند روشن شوند. هنگامی که نور از بین می رود ، سلول با opps خاموش می شود. این روش انقلابی محققان را قادر می سازد سلولهای کاشته شده با اپین را فعال و خاموش کنند.
شبکه های عصبی بیولوژیکی با نوع ChieF-channelrhodopsin-2 منتقل شدند. هنگامی که نور آبی نورونهای منتقل شده را تحریک می کند ، فعالیت با استفاده از تصویربرداری کلسیم و یک آرایه چند الکترود ثبت شد.
نتایج نشان داد که انتقال اطلاعات زیاد از یک شبکه عصبی پرشور به یک شبکه عصبی بیولوژیکی هنگام استفاده از همگام سازی شبکه های سنبله برای رانندگی هماهنگی های بیولوژیکی برای پاسخ های خطی به شدت محرک ، در مقابل انفجارهای شبکه که غیرخطی هستند قابل دستیابی است.
محققان نوشتند: "این تحقیق شواهد بیشتری در مورد استفاده احتمالی از SNN کوچک شده در دستگاههای عصبی مصنوعی در آینده برای جایگزینی محلی میکروسکوپی های آسیب دیده که قادر به برقراری ارتباط در شبکه های بزرگتر مغز هستند ، فراهم می کند."
پیش بینی می شود تا سال 2024 ، بازار جهانی نوروپروتیستیک در جهان طبق آمار ژوئن 2016 از Grand View Research به 14.6 میلیارد دلار برسد. یکی از امیدهای برقراری ارتباط با بیولوژیکی با نورونهای مصنوعی ، پتانسیل بازگرداندن عملکرد از دست رفته مغز است.
این تحقیق ترکیبی نوآورانه از رشته های بین رشته ای نوری ، مهندسی برق ، مهندسی پزشکی ، علوم اعصاب و بیوفیزیک را نشان می دهد. این کشف جدید پتانسیل نوروپروتیستیک را برای بهبود زندگی افراد آسیب دیده از آسیب یا بیماری فراهم می کند - ایجاد یک درخشش امید به آینده بهتر از طریق علم.
منبع:https://www.psychologytoday.com/us/blog/the-future-brain/202007/new-neuroscience-study-accelerates-bionic-brain-potential
برای مطالعه ، محققان یک شبکه عصبی بیولوژیکی آزمایشگاهی را در یک آرایه چند الکترود (MEA) رشد داده و یک شبکه عصبی پرش مصنوعی (SNN) را روی یک صفحه قابل برنامه ریزی دروازه آرایه (FPGA) راه اندازی کردند. تابلوهای FPGA دستگاه های نیمه هادی محبوب هستند که دارای بلوک های منطقی قابل تنظیم و مدارهای اتصال هستند. این تابلوهای سیستم دیجیتال کم مصرف مناسب برای آزمایشات بیولوژی هیبریدی هستند و در زمان واقعی کار می کنند.
در این مطالعه از یک شبکه عصبی پرشور (SNN) متشکل از 100 نورون (80 درصد تحریکی ، 20 درصد مهاری) و 7،700 سیناپس استفاده شده است. این تیم برای ایجاد فعالیت عصبی برای تقلید از یک شبکه عصبی بیولوژیکی (BNN) که سپس در زمان واقعی کدگذاری شده بودند ، از شبکه عصبی پرش مصنوعی (SNN) استفاده کردند.
با استفاده از اپتوژنتیک ، این تیم ارتباطات در زمان واقعی بین شبکه های عصبی مصنوعی و بیولوژیکی ایجاد کرد. Optogenetics روشی است که در آن کد ژنتیکی به سلول هدف مانند نورون اضافه می شود تا بتواند پروتئین هایی با نور به نام opps را تولید کند که به طور معمول از جلبک های سبز Chlamydomonas reinhardtii ، به نام channelrhodopsin-2 (ChR2) استخراج می شود. در معرض نور آبی ، سلولهای درج شده با اپسین می توانند روشن شوند. هنگامی که نور از بین می رود ، سلول با opps خاموش می شود. این روش انقلابی محققان را قادر می سازد سلولهای کاشته شده با اپین را فعال و خاموش کنند.
شبکه های عصبی بیولوژیکی با نوع ChieF-channelrhodopsin-2 منتقل شدند. هنگامی که نور آبی نورونهای منتقل شده را تحریک می کند ، فعالیت با استفاده از تصویربرداری کلسیم و یک آرایه چند الکترود ثبت شد.
نتایج نشان داد که انتقال اطلاعات زیاد از یک شبکه عصبی پرشور به یک شبکه عصبی بیولوژیکی هنگام استفاده از همگام سازی شبکه های سنبله برای رانندگی هماهنگی های بیولوژیکی برای پاسخ های خطی به شدت محرک ، در مقابل انفجارهای شبکه که غیرخطی هستند قابل دستیابی است.
محققان نوشتند: "این تحقیق شواهد بیشتری در مورد استفاده احتمالی از SNN کوچک شده در دستگاههای عصبی مصنوعی در آینده برای جایگزینی محلی میکروسکوپی های آسیب دیده که قادر به برقراری ارتباط در شبکه های بزرگتر مغز هستند ، فراهم می کند."
پیش بینی می شود تا سال 2024 ، بازار جهانی نوروپروتیستیک در جهان طبق آمار ژوئن 2016 از Grand View Research به 14.6 میلیارد دلار برسد. یکی از امیدهای برقراری ارتباط با بیولوژیکی با نورونهای مصنوعی ، پتانسیل بازگرداندن عملکرد از دست رفته مغز است.
این تحقیق ترکیبی نوآورانه از رشته های بین رشته ای نوری ، مهندسی برق ، مهندسی پزشکی ، علوم اعصاب و بیوفیزیک را نشان می دهد. این کشف جدید پتانسیل نوروپروتیستیک را برای بهبود زندگی افراد آسیب دیده از آسیب یا بیماری فراهم می کند - ایجاد یک درخشش امید به آینده بهتر از طریق علم.
منبع:https://www.psychologytoday.com/us/blog/the-future-brain/202007/new-neuroscience-study-accelerates-bionic-brain-potential
اندیشه های صادقانه من در مورد گروه درمانی
آیا تزریق بوتاکس می تواند افسردگی را تسکین دهد؟
چگونه سیگار را ترک کنیم؟