Smegenų Atrakinimas, Sudėtingiausia Žemės Biologinė Struktūra (Esė)

{h1}

Kai tyrėjai visiškai supras pagrindinį smegenų darbą - sudėtingiausią biologinę struktūrą žemėje -, jie pasieks bene didžiausią mokslinę pažangą užfiksuotoje žmonijos istorijoje.

Jamesas Oldsas yra JAV Nacionalinio mokslo fondo biologinių mokslų direkcijos vadovas ir yra įvardytas George'o Masono universiteto molekulinių neuromokslų profesorius. Oldsas pridėjo šį straipsnį prie „WordsSideKick.com“ Ekspertų balsai: op-ed ir įžvalgos.

Tavo smegenys iš esmės tave priverčia… tu. Tai kontroliuoja jūsų mąstymą, problemų sprendimą ir savanorišką elgesį. Tuo pat metu jis nuolat padeda sureguliuoti kritinius jūsų fiziologijos aspektus, tokius kaip širdies ritmas ir kvėpavimas. Ir vis dėlto jūsų smegenys - nenutrūkstamas daugelio funkcijų stebuklas - naudoja tik apie 20 vatų energijos, tokios pat galios kaip ir energiją taupanti lemputė.

Vis dėlto didžiąja dalimi smegenys yra nežinoma riba: neuromokslininkai dar nevisiškai supranta, kaip informaciją apdoroja smegenys. Taip yra net kirmino, turinčio vos kelis šimtus neuronų, smegenyse - nieko, palyginti su žmogaus smegenimis, turinčiais nuo 80 iki 100 milijardų neuronų. Įvykių grandinė, generuojanti mintį, elgesį ar fiziologinį atsaką, lieka paslaptinga.

Kodėl? Smegenys yra pati sudėtingiausia mokslininkams žinoma biologinė struktūra. Kai tyrinėtojai išsiaiškins, kaip tai veikia, jie padarys bene didžiausią mokslo laimėjimą užfiksuotoje žmonijos istorijoje. [Galvos smegenų paslapčių atrakinimas (galerija)]

Neuronas įjungiamas šviesa naudojant metodą, vadinamą optogenetika.

Neuronas įjungiamas šviesa naudojant metodą, vadinamą optogenetika.

Kreditas: Edas Boydenas ir MIT McGovern institutas

Didžiojo sprogimo teorija smegenims

Viso pasaulio neuromokslininkai stengiasi sukurti visa apimančią teoriją, kaip veikia sveikos smegenys. Panašiai, kaip Didžiojo sprogimo teorija siūlo vieną galimą kosmoso paaiškinimą ir padeda nukreipti Visatos ištakų tyrimus, sveikos smegenų funkcijos teorija pasiūlytų galimą paaiškinimą, kaip veikia smegenys ir visa nervų sistema. padės nukreipti neuromokslų tyrimus.

Sveikos smegenų funkcijos teorija taip pat gali padėti paaiškinti, kaip traumos ir ligos sutrikdo smegenų veiklą. Tokia teorija galėtų padėti tyrėjams nustatyti naujas trauminių smegenų traumų ir smegenų ligų tyrimų kryptis.

Žinios apie sveiką smegenų funkciją taip pat galėtų padėti įkvėpti kurti intelektualiąsias technologijas, imituojančias nepakartojamas žmogaus smegenų galimybes. Jei superkompiuteriai - kurie kiekvienas gali sunaudoti milijonų dolerių vertės elektrą per metus, taip pat milžinišką kiekį aušinimo vandens - galėtų suderinti smegenų energijos vartojimo efektyvumą ir perdirbimo galią, jų masinis energijos suvartojimas sumažėtų, o mokslas ir inovacijos šoktelėtų į priekį.

Neuromokslininkai padarė tam tikrą pažangą, kad suprastų smegenis. Jie nustatė smegenų sritis, kurios reguliuoja tam tikras funkcijas, įskaitant kalbą ir motorinę funkciją, ir jie gali atpažinti struktūrinius ir funkcinius pokyčius, kurie vyksta smegenyse per visą gyvūno gyvenimą.

Ir neseniai neuromokslininkai sukūrė pažangias priemones, skirtas vaizduoti ir analizuoti smegenų dalis precedento neturinčiomis detalėmis. Šie įrankiai suteikia pirmuosius išsamius smegenų žvilgsnius ir nukreipia neuromokslą į priekį, panašiai kaip pirmieji galingi teleskopai suteikė gilų žvilgsnį į visatą ir nukreipė astronomiją į priekį.

Nepažeistos pelės smegenys atvaizduojamos naudojant naują techniką, vadinamą Aiškumas, kuri tuo pačiu metu atskleidžia smulkias detales ir didelį vaizdą.

Nepažeistos pelės smegenys atvaizduojamos naudojant naują techniką, vadinamą Aiškumas, kuri tuo pačiu metu atskleidžia smulkias detales ir didelį vaizdą.

Kreditas: Kwanghun Chung ir Karl Deisseroth, Howardo Hugheso medicinos institutas / Stanfordo universitetas

BRAIN iniciatyva

Remdamasis šiomis ir kitomis pastarojo meto naujovėmis, prezidentas Barackas Obama 2013 m. Balandžio mėn. Pradėjo smegenų tyrimus skatindamas inovatyvią neurotechnologijų iniciatyvą (BRAIN iniciatyva). 2015 m. Federalinis finansavimas siekė 200 mln. smegenų.

Kaip dalis šios iniciatyvos, NSF stengiasi atskleisti, kaip veikia sveikos smegenys. Magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) technologija, bioninių galūnių gydymas ir akių operacija lazeriu buvo grindžiami ankstyvaisiais NSF finansuojamais fundamentiniais tyrimais, o šie nauji sveikų smegenų tyrimai galėjo nulemti vienodai didelę pažangą. Kaip JAV federalinė mokslo agentūra, NSF išleis apie 48,48 mln. USD subsidijoms, palaikančioms BRAIN iniciatyvą, dalį iš maždaug 106,44 mln. USD dotacijų, kurias suteiksime visiems „Smegenų supratimo“ tyrimams įvairiomis neuromokslo temomis.

Naudodamiesi šia parama, mūsų tyrimų komandos įvairiais rakursais sprendžia smegenų paslaptis. Jie išranda naujus zondus, skirtus stebėti ir manipuliuoti smegenimis; kompiuterinių modelių kūrimas, siekiant padėti atskleisti mintis ir elgesį skatinančių neuronų veiklą; tobulinant smegenų vaizdavimo technologijas; ir tiria įvairių rūšių nervų sistemas.

Tie tyrėjai taip pat kuria kibernetinę infrastruktūrą, skirtą smegenų tyrimų sugeneruotiems „dideliems duomenims“ saugoti ir valdyti. Tai yra kritiškai svarbu: Jei nanodalelių vaizdai iš vienos smegenų būtų saugomi 1 TB kietųjų diskų krūvoje, krūva pasiektų mėnulį arba už jo ribų.

Stumia smegenų ribas

Be to, NSF suteikė 36 tarpdisciplininėms komandoms iš viso 10,8 mln. USD ankstyvųjų koncepcijų stipendijų, kiekviena spręsdama šį nerimą keliantį klausimą: Kaip neuronų grandinės sukuria elgesį ir sudaro galimybes mokytis ir suvokti?

Viena iš šių komandų iš Šiaurės Karolinos universiteto medicinos mokyklos tobulina naujo tipo mikroskopą, kad tuo pačiu metu būtų galima peržiūrėti atskirus neuronus, šaudančius dviejuose ar daugiau skirtingų smegenų sričių. Šis mikroskopas leis tyrėjams pirmą kartą išsamiai pamatyti, kaip skirtingos smegenų sritys apdoroja informaciją.

MIT tyrę naujojo 25 milijonų dolerių vertės NSF smegenų, protų ir mašinų centro mokslininkai tiria žmogaus intelektą ir intelektinių mašinų kūrimo galimybes. Kai tyrinėtojai išmoks sukurti šias mašinas, jie taip pat padidins žmonijos supratimą apie žmogaus intelektą.

Egzoskeleto (išorinio skeleto), kuris leis paraplegikams vėl vaikščioti, dizainas rėmėsi pagrindiniais neuromokslų tyrimais. Egzoskeletas naudoja kompiuterio algoritmus vartotojo smegenų veiklai aiškinti, o tai verčia egzoskeletą į priekį.

Egzoskeleto (išorinio skeleto), kuris leis paraplegikams vėl vaikščioti, dizainas rėmėsi pagrindiniais neuromokslų tyrimais. Egzoskeletas naudoja kompiuterio algoritmus vartotojo smegenų veiklai aiškinti, o tai verčia egzoskeletą į priekį.

Kreditas: „Walk Again Project“ / virtualreality.duke.edu

Jei istorija yra koks nors vadovas, šie ir kiti pagrindiniai smegenų tyrimų projektai bus svarbūs. Pvz., Atlikus fundamentinius šviesai jautrių organizmų tyrimus, 2005 m. Buvo sukurta proveržio technologija, vadinama optogenetika, skirta selektyviai įjungti ir išjungti atskirus neuronus veikiant juos šviesai. (Žr. Animaciją, paaiškinančią optogenetiką čia.)

Šiandien optogenetika naudojama tyrinėjant galimus sugedusių neuronų vaidmenis sergant Parkinsono liga, šizofrenija, depresija, insultu, PTSS, priklausomybėmis ir kai kuriomis aklumo formomis.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Jei esate aktualus ekspertas - tyrėjas, verslo vadovas, autorius ar novatorius - ir norėtumėte prisidėti prie opuso, rašykite mums čia.

Ir visai neseniai, 2014 m. Pasaulio futbolo čempionato žiūrovai pamatė dar vieną svarbų fundamentaliųjų smegenų tyrimų pritaikymą: Pirmąjį žaidimų smūgį atliko žmogus, turintis paraplegiją, dėvėdamas egzoskeletą, kuris buvo paremtas NSF finansuojamais tyrimais, kaip neuronai dalyvauja motorikoje. mokymasis - tyrimai, kurie buvo pradėti beveik prieš dvidešimt metų.

Visoje vyriausybėje ir visoje šalyje tikimasi, kad papildomi fundamentiniai neuromokslų tyrimai sudarys pagrindą tęsti pažangą, kuri padės visuomenei žengti papildomus žingsnius į priekį.

Sekite visas „Expert Voices“ problemas ir diskusijas - ir tapkite diskusijos dalimi „Facebook“, „Twitter“ ir „Google+“. Išreikštos autoriaus nuomonės ir nebūtinai atspindinčios leidėjo nuomones. Ši straipsnio versija iš pradžių buvo paskelbta „WordsSideKick.com“.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Yra Ženklas, Kad Moterys Ovuliuoja, Tačiau Vyrai To Negali Aptikti
Yra Ženklas, Kad Moterys Ovuliuoja, Tačiau Vyrai To Negali Aptikti

Užsakomi Vaikai: „Dizainerių Kūdikių“ Etika
Užsakomi Vaikai: „Dizainerių Kūdikių“ Etika

Mokslas Naujienos


Gėjų Santuokos Nutarimai Gali Sukelti Naujų Klausimų Poroms
Gėjų Santuokos Nutarimai Gali Sukelti Naujų Klausimų Poroms

Kaip Greitai Jūs Einate? Jūsų Atsakymas Gali Nuspėti Širdies Ligos Mirties Riziką
Kaip Greitai Jūs Einate? Jūsų Atsakymas Gali Nuspėti Širdies Ligos Mirties Riziką

Ar Aš Sverčiau Mažiau Prie Pusiaujo?
Ar Aš Sverčiau Mažiau Prie Pusiaujo?

Ką Reiškia Elizabet Warren 'Gimtoji' Protėviai?
Ką Reiškia Elizabet Warren 'Gimtoji' Protėviai?

Didelės Kojos Vyrams Šiame Kaime
Didelės Kojos Vyrams Šiame Kaime


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com