Wissenschaftler verschiedener Institutionen arbeiten an Technologien, mit denen Menschen künstliche Gliedmaßen sehen, hören und bewegen können, indem sie auf die Neuronen des Gehirns tippen.

Wir sind jetzt auf dem besten Weg, Menschen ohne diese Sinne das Sehen und Hören wiederzugeben.

Wie die Entwicklung des Internets erfolgt diese Änderung schrittweise.

Ebenso wie das Internet spielt auch die Defense Advanced Research Projects Agency DARPA des Militärs eine führende Rolle bei diesen Bemühungen.

"Wir bauen ein Breitbandmodem für das Gehirn", sagte Matt Angle, CEO von Paradromics Inc., gegenüber GesundLinie.

Zusammen mit fünf Forschungsteams der Universität war sein Unternehmen mit einem DARPA-Auftrag ausgezeichnet im letzten Monat, um eine „hochauflösende neuronale Schnittstelle“ zu entwickeln, die schließlich zu neuen Wegen zur Wiederherstellung der Sinne führen könnte.

Das ultimative Ziel des DARPA-Programms ist die Entwicklung neuronaler Schnittstellen, über die das Gehirn direkt mit Computern kommunizieren kann und umgekehrt.

Wissenschaftler, die an diesem neuen Programm arbeiten, werden versuchen, die Schnittstellen in die Lage zu versetzen, mit mehr als 1 Million Neuronen in beide Richtungen zu kommunizieren.

Die Interaktion mit so vielen Neuronen ist im Vergleich zu den 86 Milliarden Neuronen im durchschnittlichen menschlichen Gehirn gering. Angesichts der aktuellen technologischen Fähigkeiten wird sie jedoch immer noch als groß angesehen.

Das Programm könnte Forschern ein ausreichend tiefes Verständnis der Gehirnfunktion vermitteln, um die Tür für neue sensorische Therapien zu öffnen.

„Wenn Sie heute ein Auge verlieren, können Sie kein Auge nachwachsen lassen oder den Sehnerv wieder verbinden. Das ist wirklich weit weg, mehr als 20 Jahre“, sagte Angle. „Aber Sie können das Sehvermögen funktionell wiederherstellen, indem Sie ein Gehirn mit einem verbindenComputer mit Kamera. Das ist glaubwürdig. ”

Und genau das machen sie.

Tierversuche für Therapien, die von Paradromic entwickelt wurden - einem Unternehmen, das neuronale Schnittstellen für fortschrittliche prothetische Therapien erstellt - sollen im nächsten Jahr beginnen. Die ersten Versuche am Menschen würden nicht vor 2021 stattfinden.

Paradromics hat an einem Implantat gearbeitet, das das Gehirn mit Mikroprozessoren verbindet.

Das Implantat würde ein Bündel von 10.000 Drähten verwenden, die jeweils kleiner als ein menschliches Haar mit einem Durchmesser von 20 Mikrometern sind, um direkt auf das zuzugreifen, was jemand denkt oder sagt.

Ehud Isacoff, PhD, Direktor des UC Berkeley Helen Wills Neuroscience Institute, stellt sich der Herausforderung, diese Technologie zu ermöglichen.

Die Einrichtung an der UC Berkeley erhielt einen der DARPA-Zuschüsse, um die Entwicklung einer Methode zum Lesen und Kommunizieren mit Neuronen im visuellen Teil des Gehirns zu unterstützen, die jemandem mit einem amputierten Glied helfen würde, ein künstliches Glied zu kontrollieren.

Um diese Neuronen zu „lesen“, verwendeten die Wissenschaftler eine Art Miniaturmikroskop, mit dem eine Million Neuronen gleichzeitig beobachtet werden konnten.

Um ihnen zu „schreiben“, simulieren sie eine normale Gehirnaktivität durch Optogenetik, bei der Lichtmuster auf bestimmte Neuronen projiziert werden, um deren Verhalten zu beeinflussen.

Das Mikroskop, sagt Isacoff, "ist von einem raumgroßen System auf etwas von der Größe eines Zuckerwürfels miniaturisiert. Ziemlich aufregend."

Letztendlich könnte die Technologie die Entwicklung eines Systems ermöglichen, das sensorische Eingaben von einer Kamera oder einer Reihe von Sensoren direkt in das Gehirn sendet, was zu dem führt, was Isacoff als „Prothetik der Zukunft“ bezeichnet.

Vor jeder Prothese werden die neuen Technologien jedoch einen Durchbruch in unserem Verständnis der Funktionsweise des Gehirns bewirken.

Jahrzehntelang bedeutete das Studium des Gehirns, die sensorischen Eingaben und das Verhalten einzelner Zellen oder einer Gruppe von Zellen aufzuzeichnen, sagte Isacoff gegenüber GesundLinie.

Dann ermöglichte es die Anfang der 2000er Jahre entwickelte Optogenetik, beobachtete Muster im Gehirn wiederzugeben, um festzustellen, welche Muster die Wahrnehmung oder das Verhalten beeinflussen.

Diese Methoden werden jedoch noch so weit entwickelt, dass sie genügend Neuronen beeinflussen können, um die Wahrnehmung oder das Verhalten zu ändern.

Trotz des DARPA-Ziels, 1 Million Neuronen zu erreichen, ist immer noch nicht klar, wie viele genau aufgenommen werden müssten.

„Wie viele Neuronen müssen Sie beobachten und steuern, um eine Wahrnehmung zu erfassen? Wir wissen es nicht“, sagte Isacoff. „Wenn wir von Hunderten auf eine Million Neuronen skalieren können, sind wir dann da? Ist es genug?um in einem Teil des Gehirns zu lesen oder zu schreiben, oder müssen Sie dies an [allen Orten tun, von denen bekannt ist, dass sie an einem bestimmten Verhalten teilnehmen]? ”

Bei der neuen Technologie, die entwickelt wird, geht es ebenso darum, diese Fragen zur Wiederherstellung des Sehvermögens oder der Berührung stellen und hoffentlich beantworten zu können.

Andere Forschungsprojekte in diesem Bereich laufen ohne DARPA-Zuschüsse.

Kernel in Los Angeles, Elon Musk Neuralink , Facebook und andere Startups und Technologiegiganten arbeiten an Gehirn-Computer-Schnittstellen.

Und eine Reihe von Hochschulteams machen schnelle Fortschritte.

Aber DARPA hat eine Erfolgsgeschichte mit "Technologie, die einen bestimmten Punkt erreicht hat, aber aus dem Nest geschoben werden muss", sagte Angle und führte als Beispiel selbstfahrende Autos an.

Er sagte, DARPA habe das Mandat, neue Technologien auf den Markt zu bringen - teilweise in diesem Fall, um verwundeten Veteranen zu helfen.

Aber er bemerkte, dass es wahrscheinlich andere Anwendungen geben wird, die wir uns derzeit kaum vorstellen können.