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Da Durchbrüche schneller als in jedem anderen Wissenschaftsbereich erzielt werden, hat sich in den letzten Jahren in den Neurowissenschaften viel getan. Hier sind 22 wirklich umwerfende neurowissenschaftliche Studien, die unsere Vorurteile darüber, wer wir sind oder sein könnten, in Frage stellen.
Anfang dieses Jahres haben MIT-Wissenschaftler eine neue Technik , um strukturelle Kartierung (Anatomie des Gehirns) mit funktioneller Kartierung (wie sich das Gehirn verhält) zu koppeln – das erste Mal, dass dies richtig gelungen ist. Darüber hinaus wurde dies an lebenden Mäusen durchgeführt, wobei die Kartierung aller Gehirnregionen der Maus in Echtzeit durchgeführt wurde. Dieses Video vermittelt einen Eindruck davon, wie faszinierend es ist zu sehen, wie sich die Kopplung von Gehirnstrukturen und Live-Aktivität verändert, wenn einer Maus unterschiedliche Bilder gezeigt werden.
Die Avantgarde-Technik kombiniert die Drei-Photonen-Mikroskopie THG der Retinotopenkartierung und ermöglicht so die Beobachtung von Aktivität durch tiefes Hirngewebe über elektrische Signaturen.
Es liefert außerdem eine atemberaubende Auflösung und ermöglicht die Untersuchung einzelner Neuronen und ihrer Unterstrukturen sowie feiner Blutgefäße und Myelin – eine Art Isolator, der bekanntermaßen ein entscheidender Faktor für die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Gehirns ist.
Diese Studie konzentrierte sich auf die visuellen Zentren des Gehirns, aber die gleiche Methode kann auch zur Untersuchung anderer Regionen verwendet werden. Es verspricht ein leistungsstarkes Werkzeug zum Verständnis der Unterschiede zwischen gesunden und erkrankten Gehirnzuständen sowie der Reaktion des Gehirns auf Umweltreize zu sein.
bifokalen Mikroskopietechnik namens COSMOS gelang der Stanford University ein entscheidender Durchbruch . Ihre Arbeit zeichnete Filme der neuronalen Aktivität in der gesamten Großhirnrinde eines Mausgehirns auf.
Diese Signale wurden aufgezeichnet, indem das Gehirn im Wesentlichen aus drei verschiedenen Winkeln gefilmt und anschließend Signale rechnerisch extrahiert wurden, um ein Live-Video der makroskopischen Aktivität über der linken und rechten Hemisphäre zu erstellen. Hier ist ein Beispiel, in dem Sie buchstäblich den bemerkenswerten elektrischen Sturm eines echten Gehirns in Aktion sehen können.
Da der Kortex komplexe kognitive Funktionen auf höherer Ebene verwaltet, können nun mysteriösere Verhaltensweisen wie Entscheidungsprozesse auf globale Weise entschlüsselt werden. Zum Beispiel zum Verständnis des Zusammenhangs zwischen Entscheidungen, die von der Sinneswahrnehmung und der motorischen Funktion abhängen (denken Sie darüber nach, was bei der Entscheidung, wie man einem entgegenkommenden Auto ausweicht, eine Rolle spielt).
Die Forscher gehen außerdem davon aus, dass COSMOS eine kostengünstige Methode zum Screening der Wirkung von Psychopharmaka sein wird, sodass diese funktionell wirksamer weiterentwickelt werden können.
früheren Blog berichtet haben , gelang ein großer Durchbruch für das Deep Mind durch die Nachahmung der neokortikalen Säulen des menschlichen Geistes. Dies führte zu einer enormen Steigerung der Intelligenz bei einem Bruchteil der Rechenleistung. Infolgedessen hat diese vom Menschen modellierte KI nun die weltbesten Schach-, Go- und dann eSport-Spieler bei ihren eigenen Spielen übertroffen.
Obwohl noch nicht vollständig geklärt, stellt Schlaf eine entscheidende Funktion für das Gehirn von Säugetieren und Menschen dar, wobei es zu ernsthaften Problemen kommt, wenn Schlafmangel erduldet wird. Dieses Jahr entdeckte das Los Alamos National Laboratory, dass die Spitzenlast-Rechennetzwerke von KI-Systemen auch unter einer Art Schlafentzug leiden und instabil werden, wenn sie über längere Zeiträume ohne Pausen arbeiten. Doch wenn wir in einen Netzwerkzustand versetzt werden, der den Gehirnwellen ähnelt, die wir im Schlaf erleben, wurde die optimale Leistung wiederhergestellt.
Das klingt vielleicht nicht nach einer so großen Sache, aber Fortschritte in der KI werden wahrscheinlich die Art und Weise verändern, wie wir unser Leben leben. Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die Verschmelzung der Disziplinen Neurowissenschaften und KI eine neue Ära superintelligenter Computer hervorbringen könnte.
Ein winziges Gehirngerät wurde verwendet, um die Lebensqualität von Patienten mit schwerer Lähmung der oberen Extremitäten aufgrund einer Motoneuronerkrankung zu verbessern. an der Universität Melbourne durchgeführten Versuch wurde die neue Mikrotechnologie in die Gehirne der Teilnehmer implantiert.
Das Stentrode™ genannte Gerät wurde durch eine Schlüssellochoperation in den Hals eingeführt und gelangte von dort über Blutgefäße in den motorischen Kortex. Diese minimalinvasive Methode vermeidet die mit einer Operation am offenen Gehirn verbundenen Risiken und Genesungskomplikationen.
Das Implantat nutzt drahtlose Technologie, um spezifische neuronale Aktivität an einen Computer weiterzuleiten, wo sie basierend auf den Absichten des Patienten in Aktionen umgewandelt wird. Erstaunlicherweise ermöglichte dieser winzige Chip den Patienten, Aktionen wie Klicken und Zoomen auszuführen und mit einer Genauigkeit von 93 % zu schreiben, was ihnen dabei half, Dinge zu tun, die wir für selbstverständlich halten, wie Textnachrichten, E-Mails senden und online einkaufen.
Es ist noch sehr früh, aber der minimalinvasive Charakter der Behandlung zeigt das große Potenzial der Mikroneurotechnologie, um Menschen mit allen Arten von kognitiven Beeinträchtigungen zu helfen.
Im Jahr 2018 berichteten wir , dass Wissenschaftler gelernt haben, Stammzellen in bestimmte Neuronen umzuprogrammieren. Dieses Jahr haben Forscher von vier verschiedenen US-Universitäten einen größeren Schritt in Richtung des heiligen Grals der Lebensverlängerung gemacht. Durch die Identifizierung von Gennetzwerken, die die Zellregeneration regulieren, konnten sie normale Zellen so manipulieren, dass sie sich in Vorläuferzellen verwandeln , die sich in jeden Zelltyp verwandeln können, um sterbende Zellen zu ersetzen.
Ihr Machbarkeitsnachweis wurde mit den Gliazellen von Zebrafischen durchgeführt, wobei diese effektiv in Stammzellen umgewandelt wurden, die dann beschädigte Netzhautzellen aufspürten und wiederherstellten, um beeinträchtigte Sehkraft wiederherzustellen.
Der Zelltod oder Apoptose spielt eine große Rolle bei der zwangsläufigen natürlichen Alterung des Menschen. Die Forscher glauben, dass der Prozess zur Regeneration von Neuronen im Gehirn ähnlich sein wird. Wenn es gelingt, wird es enorme Auswirkungen auf Krankheiten wie die Alzheimer-Krankheit haben, bei der große Regionen des Gehirns durch den Tod von Neuronen verloren gehen können. Es kann auch eine Rolle dabei spielen, die vielen Nebenwirkungen des natürlichen Alterns im Gehirn zu verhindern und so ein längeres und gesünderes Leben in Topform bis ins hohe Alter zu ermöglichen.
Anstatt sterbende Zellen zu ersetzen, haben Wissenschaftler der Universität Heidelberg Schlüsselprozesse identifiziert, die beim Absterben von Gehirnzellen, der sogenannten Neurodegeneration . Dabei ging es darum, den Prozess aufzudecken, durch den die zelluläre Glutamataufnahme den Zelltod bei gesunden Menschen verhindert, bei Krankheitszuständen wie einem Schlaganfall jedoch inaktiv wird, wenn die Sauerstoffversorgung der Gehirnzellen eingeschränkt wird.
Tatsächlich führt dies dazu, dass Zellen sich selbst töten, einfach weil sie nicht die richtigen chemischen Signale erhalten, die ihnen sagen, sie sollen am Leben bleiben. Anschließend entwickelten die Forscher eine spezielle Klasse von Inhibitoren, die in den zellulären „Todeskomplex“ eingreifen und ihn deaktivieren können, bevor er auftritt.
Die Inhibitoren erwiesen sich als hochwirksam beim Schutz von Nervenzellen und führten hoffentlich zu einer neuen Klasse von Behandlungsmöglichkeiten für neurodegenerative Erkrankungen.
Forscher der Universität Aarhus haben mithilfe fortschrittlicher PET- und MRT-Bildgebungstechniken gezeigt, dass es sich bei der Parkinson-Krankheit tatsächlich um eine von zwei verschiedenen Varianten der Krankheit .
Bei einer Variante beginnt die Krankheit im Darm und breitet sich über neuronale Verbindungen im Gehirn aus. Im anderen Fall beginnt es im Gehirn und wandert dann in den Darm und andere Organe. Dieses Video gibt einen tollen Überblick.
Obwohl es nicht heilend ist, ist es ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung, um den Beginn präventiver Maßnahmen frühzeitig erkennen zu können. Dies kann beispielsweise zu Behandlungen führen, die verhindern, dass die Krankheit überhaupt in das Gehirn gelangt, wo die Auswirkungen dann mit der Zeit schwächend werden. Es ist auch ein weiteres Schlüsselelement im Puzzle der kraftvollen Symbiosen zwischen unserem Darm und unserem Geist, wissenschaftlich bekannt als Darm-Hirn-Achse .
Wissenschaftler der Universität Cambridge und des Imperial College London haben einen neuartigen KI-Algorithmus , der anhand topografischer CT-Scandaten verschiedene Arten von Hirnverletzungen erkennen, unterscheiden und identifizieren kann.
Bei CT-Scans werden riesige Datenmengen erfasst, deren Analyse durch Experten mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann. Dazu muss die gemeinsame Auswertung mehrerer Scans im Laufe der Zeit gehören, um Genesungsverläufe oder das Fortschreiten der Krankheit zu verfolgen. Dieses neue KI-Tool scheint solche Veränderungen besser zu erkennen als menschliche Experten und außerdem viel schneller und kostengünstiger zu sein.
Ihre Forschung zeigte beispielsweise, dass die Software sehr effektiv bei der automatischen Quantifizierung des Fortschreitens mehrerer Arten von Hirnläsionen ist und dabei hilft, vorherzusagen, welche Läsionen größer werden würden. Die innovative Anwendung dieser Art von KI zur Unterstützung menschlicher Analysen dürfte die erste von vielen sein, die die medizinische Diagnostik auf kostengünstige Weise verändern werden.
Super-Ager sind Personen, deren kognitive Fähigkeiten im Alter weit über denen ihrer Altersgenossen liegen und die ihre jugendlichen geistigen Fähigkeiten bis weit in die 70er und 80er Jahre behalten. Bisher ist das Geheimnis der Beibehaltung ihrer Spitzenform kaum verstanden.
Das Universitätsklinikum Köln und das Forschungszentrum Jülich haben einen entscheidenden Unterschied in ihrer Biologie . Mithilfe von PET-Scans zeigten sie, dass Super-Ager eine deutlich erhöhte Resistenz gegen Tau- und Amyloid-Proteine . Bis in die letzten Jahre erwies es sich als schwierig, diese Proteine zu untersuchen.
Super-Age-Menschen haben auch geringere Werte an Tau- und Amyloid-Pathologien, was wiederum bei den meisten Menschen im späteren Alter zu verschiedenen Arten von Neurodegeneration führt. Es wurde nun festgestellt, dass eine verringerte Resistenz gegen Tau- und Amyloid-Akkumulation ein primärer biologischer Faktor für den Verlust der höchsten kognitiven Leistungsfähigkeit ist.
Neue Forschungen können sich auf diese Prozesse konzentrieren, um Wege zu finden, den geistigen Verfall im Allgemeinen zu heilen und um bei der Entwicklung von Therapeutika zum Schutz vor bereits auftretenden Demenzformen zu helfen.
Einem Forschungsteam an der University of California in San Francisco ist es gelungen, mithilfe der Tiefenhirnstimulation (DBS) eine Methode zu entwickeln, um depressive Symptome erst dann adaptiv zu behandeln, wenn sie auftreten. Bei der Tiefenhirnstimulation werden Elektroden in das Gehirn implantiert, um elektrische Ströme abzugeben und so die Gehirnaktivität zu verändern.
Frühere Studien hatten bei der Behandlung von Depressionen mit DBS nur begrenzte Erfolge, da die Geräte nur eine konstante elektrische Stimulation in einem Bereich des Gehirns abgeben konnten. Depressionen können jedoch verschiedene Bereiche des Gehirns betreffen und die neuronalen Signaturen einer Depression können unvorhersehbar ansteigen und abfallen.
Mit dem Ziel, quasi einen Herzschrittmacher für das Gehirn zu schaffen, entschlüsselten die Wissenschaftler einen neuen neuronalen Biomarker. Dieses spezifische Muster der Gehirnaktivität sagt effektiv das Auftreten von Symptomen voraus. Mit diesem Wissen hat das Team eine neue DBS-Technologie angepasst, die nur dann aktiviert wird, wenn und wo sie dieses Muster erkennt.
Die Art der automatischen On-Demand-Therapie ist beeindruckend, da ihre funktionellen Reaktionen sowohl auf das Gehirn des Patienten als auch auf den neuronalen Schaltkreis, der die Krankheit verursacht, einzigartig sind. Im ersten Versuch wurde diese individuelle DBS-Methode an einem Patienten mit schwerer Depression getestet und bestand mit Bravour. Die Beschwerden des Patienten linderten sich fast sofort, und dies hielt auch langfristig an.
In der COVID-Ära, in der Angstzustände und psychische Probleme immer häufiger auftreten, könnte sich dieser Ansatz für Hunderte Millionen Menschen als unschätzbar wertvolle drogenfreie Therapie erweisen.
Ähnlich wie Lichtwellen kann der Mensch von den Schallwellen, die sich um uns herum bewegen, nur ein relativ kleines Spektrum wahrnehmen. Normalerweise können wir nur Frequenzen zwischen 20 Hz und 20.000 Hz erfassen, darüber hinausgehende Frequenzen gelten als Ultraschall. Dies ist der Frequenzbereich, in dem Tiere wie Fledermäuse arbeiten und der auch bei medizinischen Ultraschalluntersuchungen verwendet wird.
Eine neue Methode, die hochentwickelte Technologie nutzt, wurde von Wissenschaftlern der Aalto-Universität entwickelt und hat zu einem Gerät geführt, das Menschen im Grunde ein Hören auf Fledermausniveau ermöglicht . Dazu gehört nicht nur die Fähigkeit, Frequenzen weit über 20.000 Hz zu hören, sondern auch die Richtung und Entfernung der Schallquellen zu erkennen. Für Biologen ist es beispielsweise möglich, ansonsten heimliche Fledermäuse im Flug zu verfolgen und ihre Positionen zu lokalisieren.
Es funktioniert durch die Aufzeichnung von Ultraschall über ein kugelförmiges Mikrofonarray, das Ultraschalltöne erkennt und mithilfe eines Computers die Tonhöhe in hörbare Frequenzen umwandelt. Anschließend werden die umgewandelten Schallwellen in Echtzeit über Kopfhörer abgespielt. Die Fähigkeit, normalerweise unhörbare Geräusche wahrzunehmen, könnte wertvolle industrielle Anwendungen haben, beispielsweise die Möglichkeit, ansonsten lautlose Gaslecks zu hören und zu lokalisieren.
Obwohl die Neurowissenschaften ein relativ junges und schnell wachsendes Wissenschaftsgebiet sind, ist die künstliche Intelligenz (KI) viel neuer und wächst schneller. Das Potenzial der Kombination dieser beiden Wissenschaftsbereiche wurde von Forschern am MIT aufgezeigt .
Durch maschinelles Lernen haben sie herausgefunden, dass künstliche neuronale Netze in nur wenigen Minuten selbst lernen können, wie man riecht, und dabei tatsächlich die Geruchsschaltkreise im Gehirn von Säugetieren nachahmen. Dies ist von grundlegender Bedeutung, da der eingesetzte Algorithmus keine Kenntnisse über die Millionen von Jahren der Evolution hatte, die für die biologische Entwicklung von Gerüchen erforderlich sind.
Doch erstaunlicherweise reproduzierte das künstliche neuronale Netzwerk die biologische Aktivität des Geruchs so genau, dass sich herausstellte, dass das olfaktorische Netzwerk des Gehirns mathematisch für seine Funktion optimiert ist.
Diese präzise Nachahmung der natürlichen Struktur von Schaltkreisen im Gehirn durch unabhängiges maschinelles Lernen könnte eine neue Ära einläuten, in der KI uns die inneren Geheimnisse der biologischen Evolution lehrt. Der Geruchssinn ist der Ausgangspunkt im Jahr 2021, aber wer weiß, wohin das führen könnte ...
Forscher der UC San Francisco haben eine neuartige Sprachneuroprothese für Patienten mit Lähmungen entwickelt, die sie am Sprechen hindert. Die Methode wurde erfolgreich an einem Mann mit einem schwer geschädigten Hirnstamm demonstriert, der zu einer Ganzkörperlähmung führte.
Bemerkenswerterweise funktioniert es, indem es sprachbezogene Gehirnsignale erkennt, die die Stimmbänder steuern. Beim Sprechen benötigen die Stimmbänder komplexe motorische Anweisungen, um die große Vielfalt an Lauten artikulieren zu können, die wir bei Gesprächen verwenden. Selbst wenn man sich nicht bewegen kann, können diese Signale dennoch vom Gehirn gesendet werden.
Anhand von Gehirnaufzeichnungen von Epilepsiepatienten entwickelten die Wissenschaftler eine Methode zur Echtzeit-Dekodierung von Anweisungen an die Stimmmuskulatur in Worte. Anhand dieser neuronalen Muster konnten sie zuverlässig 50 verschiedene gebräuchliche Wörter erkennen, wann immer der Patient sie dachte.
Der Patient musste lediglich eine hochdichte Elektrodenanordnung tragen, um die neuronale Aktivität zu erfassen und aufzuzeichnen, die Signale vom sprachmotorischen Kortex aufzeichnete. Dadurch konnten bis zu 18 Wörter pro Minute mit einer Genauigkeit von 93 % übersetzt werden. Der Vorteil für den Patienten bestand darin, dass er einfach so tun musste, als würde er wirklich sprechen, und er konnte Hunderte verschiedener Sätze aus dem 50-Wörter-Vokabular kommunizieren.
Obwohl dieser Durchbruch auf gelähmte Patienten beschränkt zu sein scheint, erleiden wir jede Nacht eine Lähmung, wenn wir träumen (es sei denn, wir gehen schlafen). Wenn dieser Ansatz ausreichend weiterentwickelt wird, könnte er beispielsweise den Weg ebnen, unsere eigenen Gedanken im Schlaf zu übersetzen!
In der Fachsprache „Gehirnorganoide“ genannt, können Minigehirne aus induzierten pluripotenten Stammzellen . Diese Stammzellen können aus der Haut oder dem Blut einer Person entnommen werden und haben das Potenzial, sich in jede Art von Zellen zu verwandeln. Der Vorteil besteht darin, dass Zellstrukturen, die normalerweise sehr schwer zugänglich sind, im Prinzip für Studienzwecke gezüchtet und isoliert werden können. Dies ist insbesondere für das Gehirn relevant, allerdings hatten frühere Minigehirne nur begrenzte funktionelle Strukturen.
Der diesjährige Durchbruch von Wissenschaftlern der UCLA hat die strukturelle Komplexität katapultiert, indem sie Aggregate von Organoiden wachsen ließen, um komplexe dreidimensionale Gehirnstrukturen zu bilden. Die Forscher entnahmen Stammzellen von Patienten mit Rett-Syndrom (einer Erkrankung mit Anfällen) und konnten Minigehirne züchten, deren funktionelle Aktivität Teilen menschlicher Gehirne ähnelte. Dies bedeutete, dass sie Muster elektrischer Aktivität, die dem Beginn von Anfällen ähneln, sicher und erfolgreich beobachten konnten.
Diese Forschung zeigt zum ersten Mal, dass einige Aspekte der Gehirnfunktion isoliert und im Labor bis auf die Ebene einzelner lebender Zellen untersucht werden können. Der Hauptvorteil besteht darin, dass diese Mini-Gehirne gezüchtet werden können, um Aspekte sowohl normaler als auch kranker Gehirnfunktionen nachzubilden und Medikamente und Behandlungen zu testen, ohne dass Risiken für Mensch oder Tier bestehen.
Der Umfang des menschlichen Gehirns ist enorm, daher gibt es immer noch klare Einschränkungen hinsichtlich der Komplexität der Gehirnstrukturen, die untersucht werden können, aber dieser aufstrebende Bereich der Neurowissenschaften hat eindeutig Science-Fiction-ähnliches Potenzial.
Mit dem exponentiellen Wachstum der Rechenleistung in den letzten Jahrzehnten werden Mikrochips von Jahr zu Jahr kleiner. Auf Technologie spezialisierte Neurowissenschaftler der Brown University haben jetzt einen drahtlosen Computer entwickelt, der so klein ist, dass er vom menschlichen Auge leicht übersehen werden kann. Sie werden „Neurokörner“ genannt – weil sie etwa die Größe eines Salzkorns haben – und wurden entwickelt, um die Gehirnaktivität zu verfolgen und zu überwachen.
Diese ultrakleinen Computer sind in der Lage, elektrische Aktivitäten von nahegelegenen Neuronen aufzuzeichnen und ihre Daten drahtlos zu übertragen. Ziel war die Entwicklung eines neuartigen Brain-Computer-Interface-Systems (BCI), bei dem ein Netzwerk von Minisensoren gemeinsam bedeutungsvolle Aspekte der Gehirnaktivität verfolgen und die Informationen an einen nahegelegenen Hub senden kann.
In einem Proof-of-Concept-Experiment setzten die Forscher ein Netzwerk ein, um die neuronale Aktivität eines Nagetiers erfolgreich und mit viel größerer Genauigkeit als je zuvor aufzuzeichnen. Diese Aufzeichnung von Gehirnsignalen in beispielloser Detailliertheit befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber der technologische Durchbruch verspricht viel, Gehirnwellen ohne körperliche Anstrengung in nützliche Aktionen in der realen Welt umwandeln zu können.
In diesem Jahr wurde ein neuartiges Mikroelektroden-Array verwendet, um mithilfe einer Sehprothese eine Form des künstlichen Sehens zu erzeugen. Wissenschaftler der University of Utah am John A. Moran Eye Center haben das Gerät entwickelt, um die neuronale Aktivität im visuellen Kortex aufzuzeichnen und zu stimulieren.
Das im Auge implantierte Array empfängt visuelle Informationen über eine Brille mit einer kleinen Videokamera, wobei die Daten von einer speziellen Software verarbeitet werden. Das Gerät aktiviert dann Netzhautneuronen, um Phosphene zu produzieren, als ob sie Lichtpunkte empfangen würden. Dies wiederum ermöglicht es dem Geist, grundlegende Bilder von Linien und Formen wahrzunehmen.
Bei einem Versuch mit einem völlig blinden Patienten erwies sich diese Methode als wirksam und verursachte keine Komplikationen durch die Operation oder die neuronale Stimulation. In diesem ersten Test wurde nur ein einzelnes Array verwendet. Das nächste Ziel besteht jedoch darin, 7 bis 10 Arrays zu verwenden, um detailliertere Bilder zu liefern, die es blinden Menschen ermöglichen, tatsächlich visuell durch die Welt zu navigieren.
Eine neue Klasse „tanzender Moleküle“ wurde von Forschern der Northwestern University eingesetzt, um Gewebe bei schweren Rückenmarksverletzungen zu reparieren und Lähmungen erfolgreich umzukehren . Der Tanzteil besteht darin, die Bewegung dieser Moleküle so zu manipulieren, dass sie sich in normalerweise nicht erreichbare zelluläre Rezeptoren hineinschlängeln können, um sie zu veranlassen, Nervengewebe zu reparieren.
Diese scheinbar magischen Moleküle wirken, indem sie kaskadierende Signale auslösen, die Regeneration von Axonen anregen und Neuronen helfen, nach einer Verletzung zu überleben, indem sie die Entstehung einer Vielzahl neuer Zelltypen fördern. Dies wiederum unterstützt das Nachwachsen verlorener Blutgefäße, die für die Zellheilung notwendig sind.
Bei Tests an Mäusen führte nur eine einzige Injektion der molekularen Therapie dazu, dass die gelähmten Mäuse in weniger als vier Wochen wieder laufen konnten. Praktischerweise werden die Materialien 12 Wochen später (lange nachdem die Genesung abgeschlossen ist) ohne Nebenwirkungen biologisch zu Nährstoffen für die Zellen abgebaut und verschwinden auf natürlichem Weg effektiv aus dem Körper.
Virtuelle Realität (VR) wird seit Jahrzehnten von Psychophysikern genutzt, um zu untersuchen, wie wir Sinnesinformationen wahrnehmen. Dieses Jahr haben Forscher der Universität Basel, der ältesten Universität der Schweiz, eine Virtual-Reality-Anwendung entwickelt, um Höhenphobien tatsächlich zu behandeln .
namens Easyheights bietet eine Belichtungstherapie mit 360°-Bildern realer Orte. Mit einem VR-Headset stehen Benutzer auf einer Plattform, die einen Meter über dem Boden beginnt und dann schrittweise ansteigt, während sich der Benutzer an die jeweilige Höhenstufe gewöhnt. Es funktioniert, indem es die sensorische Exposition gegenüber der Höhe erhöht, ohne dass die Angst zunimmt.
Eine klinische Studie zeigte die Wirksamkeit dieser immersiven Behandlungsform und führte zu einer deutlichen Verringerung der Phobie in Situationen mit realer Körpergröße. Die Vorteile konnten bereits nach vier Stunden Heimtraining festgestellt werden. Diese Entdeckung zeigt, wie die Kombination neurowissenschaftlicher Erkenntnisse mit heutigen Technologien die Lebensqualität der Menschen auf leicht zugängliche Weise klinisch verbessern kann.
Während wir sprechen, bauen Neurowissenschaftler am Max-Planck- Institut für evolutionäre Anthropologie buchstäblich „Miniaturgehirne“, die genetisch mit mehreren Versionen der Neandertaler-DNA veredelt sind. Mithilfe der futuristischen Bottom-up-Biotechnologie namens CRISPR diese linsengroßen Minigehirne Ansammlungen lebender Neuronen enthalten, die aus Stammzellen gezüchtet wurden und echte Gehirnaktivität ausführen.
Obwohl sie zu klein sein werden, um komplexe Verhaltensweisen wie Kommunikation auszulösen, wird erwartet, dass sie Unterschiede in der grundlegenden Gehirnaktivität offenbaren, die Neandertaler möglicherweise hatten. Auf diese Weise stellt die Genetik eine Art historisches Teleskop für die Neurowissenschaften dar, das einen Einblick in die Funktionsweise antiker Gehirne ermöglicht. All dies aus DNA, die seit Zehntausenden von Jahren in Knochenfragmenten konserviert ist.
Und wenn Sie glauben, dass dies so einfach ist wie ein paar Zellen in einer Petrischale, dann denken Sie noch einmal darüber nach. Die deutschen Forscher planen, die Neandertaler-Minigehirne an Roboter anzuschließen, um Verhaltensausdrücke zu beobachten. Sogar noch ehrgeiziger als die Handlung eines futuristischen Science-Fiction-Films, wenn es gelingt, rätselt der Verstand einfach darüber, was in den kommenden Jahren möglich sein wird – Neandertaler-Roboter-Hausmädchen, irgendjemand?!
Eine der größten Herausforderungen für Neurowissenschaftler besteht darin, dass es sehr schwierig ist, lebende Gehirne zu untersuchen. Selbst bei kürzlich verstorbenen Gehirnen zerfallen die Neuronen in den Stunden nach dem Tod schnell und zerfallen buchstäblich. Um diese Herausforderung anzugehen, haben engagierte Neurowissenschaftler der Yale University eine bahnbrechende Biotechnologie namens BrainEx . Dieses High-Tech-Unterstützungssystem wurde entwickelt, um Gehirnzellen so am Leben zu erhalten, wie Haare und Fingernägel nach dem Tod weiter wachsen.
Um die Technologie auf die Probe zu stellen, verwendeten die Forscher BrainEx, um die synaptische Aktivität und Durchblutung eines Schweinehirns wiederherzustellen, das vier Stunden lang tot war. Dem Schwein wurde das Gehirn entnommen und mit einer künstlichen Blutversorgung unter Verwendung einer proprietären Mischung aus Schutz-, Stabilisierungs- und Kontrastmitteln wiederbelebt. Dies geschah kurz bevor die Zerstörung zellulärer und molekularer Funktionen einsetzte. Das Bild unten zeigt den Unterschied zwischen einem normalerweise zerfallenden Schweinehirn 10 Stunden nach dem Tod (links) und gesund aussehenden Zellen im wiederbelebten Schweinehirn (rechts).
Hier kommt der Zombie-Teil. Obwohl die Neuronen am Leben gehalten wurden, gab es in den Schaltkreisen des Gehirns keine übergeordnete funktionelle Aktivität – sie waren also gleichzeitig lebendig und tot. Dieser Wechsel von der Frankenstein-ähnlichen Fiktion zur Sachliteratur zeigt, wie die Neurowissenschaften große ethische Fragen vom Philosophischen zum Praktischen verändern können.
Die Biotechnologie ist jedoch nicht auf Zombieschweine beschränkt, sondern funktioniert im Prinzip mit allen Arten von Säugetiergehirnen … einschließlich Menschen! Der Durchbruch birgt großes Potenzial für die Verbesserung unseres Wissens darüber, wie unser eigener Geist funktioniert. Gleichzeitig scheint es beunruhigend nahe daran zu sein, die Toten wieder zum Leben zu erwecken.
Noch inspirierender ist, dass 2019 auch ein Computersystem entwickelt wurde, das Gehirnaktivität in synthetisierte Sprache übersetzen kann. Dabei werden die Bewegungen der an der Sprache beteiligten Muskeln über Nervenimpulse entschlüsselt, die durch elektrophysiologische Aktivität analysiert werden. Die Ergebnisse eines Experiments an der University of California in San Francisco zeigten, dass eine Prototypversion Sprache erfolgreich durch Muskelnervensignale interpretieren konnte, wenn langsam gesprochen wurde.
Die Forscher gehen davon aus, dass die Biotechnologie zu natürlichen Sprachgeschwindigkeiten , die bei etwa 150 Wörtern pro Minute liegen. Dennoch ist es schon bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass nur Gehirnsignale gemessen werden. Hier ist ein Video, das zeigt, wie Muster der Gehirnaktivität aus dem somatosensorischen Kortex des Sprechers, die in Bewegungen des Stimmtrakts dekodiert werden, dann als Sprache interpretiert werden können.
Viele Wissenschaftler haben bereits versucht, dieses Problem zu lösen, und sind gescheitert. Diese Forscher verfolgten einen neuen Ansatz, indem sie Modelle der künstlichen Intelligenz zur Erstellung von Simulationen des Stimmapparats erstellten. Tatsächlich lernte die KI sich dann selbst anhand einer Bibliothek von Sprachexperimentdaten und trainierte ihre neuronalen Netze, um Sprache aus Stimmbewegungen zu entschlüsseln. Diese Entwicklungen könnten wichtige Schritte bei der Simulation der menschlichen Biologie in Computerprogrammen für Forschungszwecke sein.
Aus medizinischer Sicht können viele Patienten mit Hals- oder neurologischen Erkrankungen wie Schlaganfällen oder Lähmungen ihre Sprachfähigkeit vollständig verlieren. Diese mit einem Smartphone gepaarte Neurotechnologie könnte es Stimmlosen ermöglichen, im Alltag in Echtzeit normal zu sprechen, indem sie einfach ans Sprechen denken.
Da die simulierte Stimme jedoch nur das Lesen eines kleinen Bereichs der Gehirnaktivität erfordert und die Sprache an praktisch jeden Computer gesendet werden könnte, könnte potenziell jeder still und verdeckt mit jedem kommunizieren, der ein Smartphone und Kopfhörer besitzt. Da dieses System bidirektional sein könnte, stellt es eine buchstäbliche neurotechnische Lösung für die menschliche Telepathie dar. Die Möglichkeiten sind endlos.
Willkommen bei den Research and Strategy Services in der heutigen schnelllebigen Zeit.
Hier sind einige faszinierende neurowissenschaftliche Erkenntnisse über das menschliche Gehirn, die Sie vielleicht noch nicht kennen.
Verschiedene NeuroTracker-Forschungsansätze haben zu faszinierenden Erkenntnissen darüber geführt, wie das Gehirn die menschliche Leistung und das Wohlbefinden beeinflusst
Verschaffen Sie sich einen Überblick über die Tests, mit denen Sie die Funktionsweise Ihrer grauen Substanz entschlüsseln können.
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