Wetenschap

Verbeteringen aan het geheugen zijn mogelijk met elektrode-array-hersenimplantaten

Verbeteringen aan het geheugen zijn mogelijk met elektrode-array-hersenimplantaten

[Afbeeldingsbron: DARPA, nieuws]

In september 2015 besprak het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) kort hun eerste bevindingen die een beter begrip van en mogelijke behandeling van personen met traumatisch hersenletsel (TBI) of andere hersenpathologieën mogelijk zouden maken. Tegenwoordig hebben deze personen weinig tot geen effectieve behandelingsopties voor hun neurologische aandoeningen. Op donderdag 10 september 2015 presenteerde het programma Restoring Active Memory (RAM) van DARPA hun eerste bevindingen in St. Louis tijdens de Wait, What? Een toekomstig technologieforum.

Programmamanager Justin Sanchez besprak kort de doelstellingen van een paar verschillende programma's die samen het begrip en de behandelingsopties kunnen verbeteren voor mensen die lijden aan geheugenstoornissen veroorzaakt door TBI's of andere neurologische aandoeningen. Volgens Sanchez vertoonden geïmplanteerde elektrische arrays enige belofte om geheugenscores bij enkele tientallen menselijke vrijwilligers te helpen. De proefpersonen ondergingen een hersenoperatie voor neurologische problemen die geen verband hielden met geheugenverlies en boden vrijwillig aan om de elektrode-arrays te laten implanteren tijdens hun operaties. De arrays worden geplaatst in de hersengebieden waarvan bekend is dat ze betrokken zijn bij de vorming van het type geheugen dat ons in staat stelt lijsten, ruimtelijk geheugen en navigatie op te roepen.

Het doel van dit programma is om onderzoekers de mogelijkheid te geven de neurale processen te begrijpen die betrokken zijn bij het vormen van herinneringen en het ophalen ervan. Ze kunnen zelfs voorspellen wanneer een vrijwilliger zich zal herinneren. De elektrode-arrays bieden ook een manier om signalen naar specifieke neurale groepen te sturen die de nauwkeurigheid van het terugroepen positief kunnen beïnvloeden.

De eerste resultaten gaven aan dat het mogelijk is om de neurale codering van de hersenen vast te leggen en te begrijpen tijdens geheugenverwerking en -herstel. Nog beter is dat gerichte elektrische stimulatie kan worden gebruikt om het terugroepen te verbeteren met behulp van implanteerbare neurotechnologieën. Volgens Sanchez laten deze voorlopige bevindingen een groot potentieel zien om in de toekomst te helpen bij het geheugen.

[Afbeeldingsbron: Wikipedia, elektrode-array]

Op dit moment leren de onderzoeksteams over de timing van de stimulatie. Het is nog niet duidelijk of de stimulatie moet worden uitgevoerd tijdens het oproepen van het geheugen of tijdens de leer- en verwerkingsfase. In aanverwant werk zal DARPA een nieuwe technologische ontwikkeling lanceren die naar verwachting niet alleen mensen zal helpen lijsten beter te onthouden, maar hen zal helpen bij het leren van nieuwe fysieke vaardigheden.

Mentale en fysiologische herhaling in de waak- en slaapcycli is net zo belangrijk gebleken als fysieke oefening. Het RAM Replay-programma van DARPA begint in oktober 2015. Het doel is om de waarheid over het herhalingsproces te onthullen door middel van studie van directe neurale en fysiologische interfaces, omgevingsfactoren en slaap / waakcycli. De studie bepaalt de rol van replay bij het samenvoegen van episodische herinneringen en nieuw aangeleerde vaardigheden en hoe deze worden onthouden en gebruikt tijdens toekomstige taakuitvoering.

De op DARPA System gebaseerde neurotechnologie voor opkomende therapieën (SUBNETS) is gericht op het bieden van verlichting bij posttraumatische stressstoornis (PTSD) en andere neuropsychiatrische aandoeningen. Na een jaar produceerden de ingenieurs van het Lawrence Livermore National Laboratory en het Draper Laboratory op maat gemaakte elektrode-arrays en miniatuur prototypes van hardware voor neurale interfaces. Dit zijn volledig implanteerbare hardware die hersensignalen kan versterken en interpreteren, en nieuwe circuits voor nauwkeurige levering van functioneringsherstellende feedback aan de hersenen.

Onderzoekers van de University of California en de University of San Francisco studeren ook om hardnekkige neurologische problemen te helpen. Bij hun eerste klinische test waren zeven patiënten betrokken. Arrays werden op hun hersenen geplaatst en gaven elektrische stimulatie aan geselecteerde regio's, wat resulteerde in het succesvol verminderen van angstniveaus.

Geschreven door Beverley Start


Bekijk de video: Advantages of MEA Technology (Juli- 2021).