आम

वैज्ञानिक मस्तिष्क की गतिविधि को संपादित करने के लिए होलोग्राम का उपयोग कर रहे हैं


दिमाग के अंदर, लगभग 100 बिलियन न्यूरॉन्स एक साथ आग 20 ट्रिलियन सिनैप्स (संकेतों) हर दूसरे - एक के लिए तुलनीय 1 ट्रिलियन बिट प्रति सेकंड प्रोसेसर। प्रत्येक न्यूरॉन बाहर निकलता है और अन्य कोशिकाओं से जुड़ता है, कभी-कभी ऊपर की ओर बनता है 10,000 कनेक्शन। प्रत्येक सिनैप्स भी जीवन के एक अलग पहलू का प्रतिनिधित्व करता है - यह एक गंध, भावना, ध्वनि, दृष्टि, या अन्यथा हो। साथ में वे मन के भीतर हर क्रिया, विचार और स्मृति को निर्देशित करते हैं। समग्र रूप में, यह चेतना के रूप में एक साथ आता है।

लेकिन क्या होगा अगर हम अपने मस्तिष्क के भीतर की गतिविधि को संपादित कर सकते हैं? यूसी बर्कले न्यूरोसाइंटिस्ट उस तकनीक का सम्मान कर रहे हैं जो एक दिन लंबे समय तक जीवित रहने वाले विज्ञान-फाई को मानव मस्तिष्क की प्रोग्रामिंग करने में सक्षम बनाती है। वर्तमान में, टीम डेटा को सीधे मस्तिष्क में प्रोजेक्ट करने के लिए होलोग्राफिक लेजर अनुमानों का उपयोग करके एक तकनीक विकसित कर रही है - और यह पहले से ही सफल साबित हुई है।

P नामक एक हालिया पत्र मेंतंत्रिका कलाकारों की टुकड़ी गतिविधि के मल्टीमॉडल ऑप्टिकल नियंत्रण का पालन करें, यूसी बर्कले के वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक होलोग्राफिक प्रणाली विकसित की जो कृत्रिम रूप से मस्तिष्क गतिविधि का निर्माण कर सकती है। सिस्टम का उपयोग माउस के मस्तिष्क के भीतर विभिन्न क्षेत्रों को उत्तेजित करने के लिए किया जाता है ताकि इसकी विभिन्न इंद्रियों को नियंत्रित किया जा सके। टीम आशा करती है कि एक दिन तकनीक का उपयोग तंत्रिका प्रोस्थेटिक्स को विकसित करने में सक्षम होगा जो किसी भी शरीर इंद्रियों - श्रवण, स्वाद, स्पर्श, गंध, या दृष्टि को पुन: पेश करने में सक्षम हो।

इस वीडियो में, एक माउस के मस्तिष्क के सोमाटोसेंसरी कोर्टेक्स की तीन परतों की गतिविधि दर्ज की गई है। कार्बनिक गतिविधि फ्लोरोसेंट हरी के रूप में प्रकट होती है जबकि न्यूरॉन्स होलोग्राफिक लेजर प्रकाश के साथ बैंगनी तीर के रूप में सक्रिय होते हैं। प्रदर्शन से पता चलता है कि वास्तविक मस्तिष्क गतिविधि को कैसे प्रेरित किया गया था जो झूठी संवेदनाओं को प्रेरित करता था।

यह काम किस प्रकार करता है

हालांकि प्रकृति में जटिल, मस्तिष्क डेटा और निर्देशों को भेजने, प्राप्त करने और संग्रहीत करने के लिए कुछ मूलभूत प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है। तंत्रिका तंत्र के भीतर की विशेष कोशिकाएं पूरे शरीर में इलेक्ट्रोकेमिकल संकेतों को भेजती हैं और प्राप्त करती हैं ताकि आसपास के वातावरण पर वापस रिपोर्ट कर सकें। मस्तिष्क के अंदर, कुछ संवेदी क्षेत्रों को प्रत्येक संवेदी इनपुट को वितरित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। यह इन क्षेत्रों में है जो वैज्ञानिक रुचि रखते हैं - ऐसे क्षेत्रों को नियंत्रित करने की क्षमता वैज्ञानिकों को पांच बुनियादी इंद्रियों में से प्रत्येक को प्रोग्राम करने में सक्षम करेगी।

मस्तिष्क की गतिविधि के कुछ हिस्सों पर नियंत्रण रखने के लिए न्यूरॉन्स को लक्षित करने और उत्तेजित करने के लिए त्रि-आयामी अंतरिक्ष में मिलीसेकंड परिशुद्धता की आवश्यकता होती है। यह एक मुश्किल काम है, और इसे इस तरह से करने की आवश्यकता है जो कृत्रिम मस्तिष्क गतिविधि पैदा करता है। न केवल व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को व्यक्तिगत रूप से ट्रैक, लक्षित और उत्तेजित किया जाना है, बल्कि उन्हें एक तरह से उत्तेजित करना होगा जो कार्बनिक मस्तिष्क गतिविधि की नकल करता है।

असंभव प्रतीत होने वाली सटीकता की आवश्यकता होने के बावजूद, मस्तिष्क संपादन तकनीक में हालिया प्रगति के लिए जिम्मेदार वैज्ञानिकों में से कुछ ने 2017 के अंत में एक नई तकनीक प्रकाशित की, जो मस्तिष्क के ऊतकों के तीन-आयामी भाग में कई न्यूरॉन्स को एक साथ उत्तेजित और नियंत्रित कर सकती है। अप्रैल 2018 के अंत में, टीम ने एक अतिरिक्त पेपर प्रकाशित किया जो उनके पिछले डिजाइन में सुधार हुआ। अब, टीम वास्तविक समय में मस्तिष्क गतिविधि को उत्तेजित, दबा सकती है और रिकॉर्ड कर सकती है।

द ब्रेन एडिटिंग होलोग्राफिक प्रोजेक्टर

अपने आप से, न्यूरॉन्स प्रकाश की उपस्थिति में प्रतिक्रिया नहीं करते हैं। एक ऐसी प्रणाली का होना जो प्रकाश के साथ व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को लक्षित और ट्रैक कर सकती है, लेकिन मस्तिष्क की गतिविधि को प्रेरित करने का प्रयास करते समय पूरी तरह से बेकार है।

इस सीमा के आसपास पाने के लिए, वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क की सतह के पास न्यूरॉन्स के एक क्षेत्र में फोटो-संवेदनशील माइक्रोबियल ऑप्सिन को संलग्न किया।

अनिवार्य रूप से, ऑप्सिन प्रोटीन होते हैं जो प्रकाश की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करते हैं। यदि न्यूरॉन से जुड़ा होने पर प्रकाश की एक फ्लैश से टकराता है, तो यह मस्तिष्क की गतिविधि में स्थानीय रूप से स्पाइक का कारण बनता है। हालांकि, कृत्रिम उत्तेजना आसपास के क्षेत्र में अन्य न्यूरॉन्स की गतिविधि को प्रभावित करती है।

पिछली तकनीक जिसमें फोटो-उत्तेजक ओप्सिन शामिल हैं, आमतौर पर दो-आयामों में संचालित होते हैं। तकनीकें न केवल सीमा में सीमित थीं, बल्कि वे अपवित्र भी थीं। पिछले होलोग्राफिक प्रोजेक्टिंग तकनीक से अफीमों ​​को अनायास ही एक साथ कई न्यूरॉन्स को उत्तेजित करने का कारण होगा। परिणाम पेचीदा थे, लेकिन उपयोगी मस्तिष्क गतिविधि को प्रेरित करने के लिए पर्याप्त सटीक नहीं थे।

इस तस्वीर में, आरेख पिछले ऑप्टोजेनेटिक्स (जीवित ऊतक को उत्तेजित करने के लिए प्रकाश का उपयोग करते हुए) का उपयोग किया जाता है। बाईं ओर, ऑप्सिन के साथ इंटरसेप्ट किए गए रिसेप्टर्स को अलग-अलग प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करने के लिए विभिन्न प्रकाश स्रोतों के साथ सक्रिय किया जाता है। बीच में, एक वायरस जिसमें ऑप्सिन जीन होता है दिखाया गया है। वायरस मस्तिष्क को ऑप्सिन का उत्पादन और उद्धार करता है। सबसे दाईं ओर, एक माउस को प्रकाश स्रोत से उसके सिर में प्रवेश करते हुए दिखाया गया है। यह इस छोटी खिड़की के माध्यम से होता है जहां प्रकाश को मस्तिष्क में निर्देशित किया जाता है ताकि इसे हेरफेर किया जा सके।

अब, उनके सबसे हाल के काम में, वैज्ञानिकों की यूसी बर्कले टीम ने एक नए प्रोटीन को शामिल करते हुए एक पूरी तरह से नया दृष्टिकोण पेश किया जो व्यक्तिगत रूप से न्यूरॉन्स को उत्तेजित कर सकता है। उनकी नई होलोग्राफिक प्रणाली उन्हें मस्तिष्क के पतले, फिर भी तीन आयामी क्षेत्र में व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को नियंत्रित करने में सक्षम बनाती है।

तकनीक पूरी तरह से नई नहीं है, लेकिन यह सबसे सटीक मस्तिष्क-उत्तेजक उपकरणों में से एक बनाने के लिए एक साथ लाए गए अन्य कार्यों की एक श्रृंखला का एक सफल संयोजन है जो मस्तिष्क गतिविधि को सटीक रूप से संपादित कर सकती है।

एक माउस से जुड़े उपकरण के साथ, वैज्ञानिक एक कार्बनिक संवेदी उत्तेजना के समान पैटर्न को दोहरा सकता है।

बर्कले के अनुसार, "शोधकर्ताओं ने पहले ही चूहों के दिमाग के स्पर्श, दृष्टि और मोटर क्षेत्रों में प्रोटोटाइप का परीक्षण कर लिया है क्योंकि वे ट्रेडमिल पर अपने सिर को स्थिर रखते हुए चलते हैं। जबकि उनके मस्तिष्क में उत्तेजना होने पर उन्होंने चूहों में कोई भी व्यवहार परिवर्तन नहीं देखा है, मर्डिनली ने कहा कि उनके मस्तिष्क की गतिविधि - जिसे न्यूरॉन्स में कैल्शियम के स्तर के दो-फोटॉन इमेजिंग के साथ वास्तविक समय में मापा जाता है - एक प्रतिक्रिया के समान पैटर्न दिखाता है एक संवेदी उत्तेजना। "

कोशिकाओं में हेरफेर करने के लिए यह निर्धारित करने के लिए एक कंप्यूटर प्रणाली की आवश्यकता होती है जहां हजारों प्रोटीन-कवर न्यूरॉन्स होते हैं। एक संक्षिप्त क्षण के लिए, न्यूरॉन्स का एक सेट होलोग्राफिक लेजर के साथ लक्षित और मारा जाता है। इस तकनीक के साथ, वे मस्तिष्क के एक छोटे से क्षेत्र में कई हजार अन्य न्यूरॉन्स वाले एक ही समय में 50 न्यूरॉन्स के रूप में "फोटो-उत्तेजना" को ठीक से करने में सक्षम थे। प्रत्येक पास के साथ 50 न्यूरॉन्स के एक नए सेट को उत्तेजित करते हुए कार्य को हर सेकंड 300 बार दोहराया जाता है।

एक क्लोजर होलोग्राम को देखो - और मस्तिष्क

एक मानव बाल की चौड़ाई से छोटी एक कोशिका पर प्रकाश को केंद्रित करने के लिए पूर्ण सटीकता की आवश्यकता होती है - परिशुद्धता जिसे केवल एक होलोग्राफिक छवि का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

होलोग्राफिक प्रोजेक्टर में एक तरह से दो लेजर बीम को झुकना और फोकस करना शामिल है, जो तीन आयामी स्थानिक पैटर्न बनाता है। व्यवहार में, होलोग्राम ऐसे दिखाई देते हैं मानो वे अंतरिक्ष में तैर रही 3 डी छवि हो।

मस्तिष्क संपादन तकनीक में हालिया प्रगति के मामले में, होलोग्राफिक छवि पैटर्न का उपयोग कॉर्टेक्स की सतह पर मस्तिष्क के ऊतकों की एक पतली परत को हल्का करके किया गया था, जो एक मिलीमीटर मोटी के दसवें हिस्से के बारे में था। होलोग्राफिक प्रोजेक्टर द्वारा बनाई गई अलग-अलग डिस्क के आकार की हल्की ओब्स को ओपिन कवर कोशिकाओं पर सटीक रूप से पेश किया जाता है।

इस तस्वीर में, मस्तिष्क की गतिविधि होलोग्राफिक लेजर डिवाइस के माध्यम से दर्ज की गई है।

"प्रमुख अग्रिम अंतरिक्ष और समय में न्यूरॉन्स को ठीक से नियंत्रित करने की क्षमता है," पोस्टडॉक निकोलस पेगार्ड ने कहा, पेपर के लेखक जो एडेसनिक की प्रयोगशाला और सह-लेखक लौरा वालर की प्रयोगशाला दोनों में काम करते हैं। "दूसरे शब्दों में, न्यूरॉन्स के बहुत ही विशिष्ट सेटों को शूट करने के लिए जिसे आप सक्रिय करना चाहते हैं और इसे विशिष्ट पैमाने पर और जिस गति से वे सामान्य रूप से काम करते हैं।"

ब्रेन एडिटिंग इंसान के लिए क्या कर सकता है

अभी लक्ष्य वास्तविक समय में मस्तिष्क गतिविधि को पढ़ना है। फिर, मापी गई मस्तिष्क गतिविधि के आधार पर, एक प्रणाली यह निर्धारित कर सकती है कि वास्तविक मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को दोहराने के लिए न्यूरॉन्स के कौन से सेट को सक्रिय करना है। शोधकर्ताओं को एक समय में कुछ ही हजार न्यूरॉन्स को सक्रिय करने के लिए एक समय में केवल कुछ दर्जन न्यूरॉन्स को सक्रिय करने से क्षमता बढ़ाने की उम्मीद है। सफल होने पर, टीम मनुष्यों को खोई हुई संवेदनाओं को लौटाने में सक्षम हो सकती है। सभी इंद्रियों को फिर से जोड़ा जा सकता है और एक होलोग्राफिक प्रोजेक्शन डिवाइस के साथ सक्रिय रूप से दोहराया जा सकता है - एक जो वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि एक बैकपैक के अंदर फिट होगा।

अब तक अनुसंधान वैज्ञानिकों को वास्तविक समय में एक मस्तिष्क की गतिविधि को मानचित्रित करने में मदद कर रहा है। शायद अधिक महत्वपूर्ण है, हालांकि, अनुसंधान मन की भाषा के पीछे के आंतरिक तंत्र का पता लगा रहा है। उन्हें उम्मीद है कि उनका शोध तंत्रिका प्रोस्थेटिक्स के विकास में मदद करेगा - प्रभावी रूप से, एक मस्तिष्क प्रत्यारोपण जो मस्तिष्क के साथ कृत्रिम रूप से संवाद कर सकता है और अपने होलोग्राफिक डिवाइस का उपयोग करके सहायता कर सकता है।

"यह एक लंबी सड़क के पहले चरणों में से एक है जो एक ऐसी तकनीक विकसित करने के लिए है जो अतिरिक्त इंद्रियों या बढ़ी हुई नसों के साथ एक आभासी मस्तिष्क प्रत्यारोपण हो सकता है।"

"यह तंत्रिका कृत्रिम अंग के लिए बहुत संभावना है, क्योंकि यह सक्रियता के पैटर्न की व्याख्या करने के लिए मस्तिष्क के लिए आवश्यक सटीकता है। यदि आप मस्तिष्क की भाषा को पढ़ और लिख सकते हैं, तो आप इसे अपनी भाषा में बोल सकते हैं और यह संदेश को बेहतर तरीके से व्याख्या कर सकते हैं, ”एलन मार्डिनली, हिले बलेनिक की यूसी बर्कले लैब में पोस्टडॉक्टरल फेलो हैं।

"यह एक लंबी सड़क के पहले चरणों में से एक है जो एक ऐसी तकनीक विकसित करने के लिए है जो अतिरिक्त इंद्रियों या बढ़ी हुई नसों के साथ एक आभासी मस्तिष्क प्रत्यारोपण हो सकता है।"

उनके शोध में मस्तिष्क के क्षेत्रों में झूठी संवेदनाओं को उत्तेजित करने के लिए अपनी तकनीक का सफलतापूर्वक उपयोग करना शामिल है जो दृष्टि को नियंत्रित करते हैं। जबकि माउस ने इनपुट पर प्रतिक्रिया व्यक्त की, यह अपनी संज्ञानात्मक क्षमता को बदलने के लिए प्रकट नहीं हुआ, हालांकि यह आगामी अनुसंधान में ध्यान देने का क्षेत्र होगा।

अभी तक, इस तरह के उपकरण को मस्तिष्क को बदलने या यहां तक ​​कि सहायता करने के लिए मानव मन की पेचीदगियां बहुत जटिल हैं। हालांकि यह मानव परीक्षणों के लिए तैयार नहीं है, लेकिन शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क के बारे में कैसे बताया, इसके पीछे की तकनीक आकर्षक बनी हुई है।

ब्रेन एडिटिंग का भविष्य संभावित

ब्रेनवेव्स के साथ मस्तिष्क में संचार करने से इंसान के जीने के तरीके में पूरी तरह से बदलाव आएगा। समय के साथ खो गई पुरानी यादों को फिर से अनुभव किया जा सकता है जैसे कि यह सचमुच कल था। इस तरह की प्रणाली किसी भी इंद्रियों को फिर से प्राप्त करने के लिए तंत्रिका कृत्रिम अंगों के साथ सहायता कर सकती है या दिन-प्रतिदिन के कार्य के साथ मस्तिष्क की सहायता कर सकती है। एक मस्तिष्क को प्रोग्राम करने की क्षमता भी पूरी तरह से यादों को दूर करने में सक्षम होने की संभावना को वहन करती है।

होलोग्राम का उपयोग करके मस्तिष्क का संपादन पहले से ही एक वास्तविक चीज है। बेशक, वैज्ञानिकों को अभी भी मानव परीक्षणों को मंजूरी देने से पहले तकनीक पर भारी शोध करने की आवश्यकता होगी - यह मानते हुए कि जनता इस तरह के गहन शोध को नैतिक और न्यायपूर्ण मानने को तैयार है।


वीडियो देखना: Science क सनम परट- 11,for all competitive exam by RK Sir (दिसंबर 2021).