پیشرفتهای پروژه فناوری های نوآورانه ‌مغزی

دانش امروزی بشر هنوز بسیار چیزهاست که راجع به مغز انسان باید بداند، از جمله ریشه اختلالاتی چون پارکینسون و آلزایمر. دستیابی به درکی بهتر از چگونگی‌ عملکرد مغز میتواند به معالجات مناسب‌تری در این زمینه منجر شود. بدین منظور، رئیس جمهور آمریکا – اوباما- در سال ۲۰۱۳ پروژه فناوریهای نوآورانه مغزی را راه اندازی کرد. با بودجه‌ای به مبلغ ۳۰۰ میلیون دلار که به یمن کمکهای مالی موسسات مختلفی،‌ از جمله انستیتو ملی سلامت آمریکا، دانشگاهها، شرکتها و مؤسسات مختلف جمع آوری شد.

در چار چوب این پروژه، مطالعات مختلفی‌ در رابطه با موضوعات گسترده مربوط به مغز در قالب گروههای متنوع تحقیقی در حال انجام می‌باشد. در زیر به خلاصه یی از مهمترین مواردی که در عرض این دو سال انجام شده است، می پردازیم.

کلید خاموش-روشن
محققان دانشگاه کارولینای شمالی به راهی‌ دست پیدا کردند تا رفتارهایی چون میل به غذا خوردن را خاموش یا روشن کنند. این گونه رفتارها به کمک محرک‌های شیمیایی تحریک میشوند که توسط پروتیٔنی بروی سطح نورون ها کنترل میشوند. دانشمندان موفق شدند تا ساختار شیمیایی این گیرندها را در لابراتور به نوعی تغییر دهند که فقط به ترکیبات خاصی‌ پاسخ دهند. و در ادامه توانستند با تزریق ترکیبات خاص به مغز، اینگونه رفتارها را خاموش یا روشن کنند. تحقیقات در رابطه با مجموعه ترکیبها ادامه دارد که میتواند به دانشمندان در درک نقش مغز در عملکرد بیولوژیک یا بیماریهای چون آلزایمر یا پارکینسون، که زمانی‌ اتفاق می‌افتند که سیستم دریافت علائم بدرستی کار نمیکند، یاری رساند. نتایج این بخش از تحقیقات در ماه می در مجلات معتبر به چاپ رسید.
این بخش از پروژ بودجه‌ای حدودا ۳ میلیون دلاری را در اختیار دارد.  

تصمیم گیری
پژوهشگران دانشگاه پرینستون با در اختیار داشتن بودجه‌ای ۱.۲ میلیون دلاری به تحقیق در رابطه با حافظه کاری مشغول هستند، از جمله اینکه چگونه مغز بر اساس جمع‌آوری مشاهدات در زمانی به کوتاهی میلینیوم ثانیه تصمیم گیری می‌کند. در مقاله منتشره در مجله نیچر مسئول این گروه راجع به آزمایشی‌ توضیح می‌دهد که در آن چگونگی شنیدن صدای کلیک از بلندگو از دو جهت توسط موش آزمایشگاهی زیر نظر قرار گرفت.
هدف در اینجا تحریک موش در حرکت به سمت بلندگوهایی است که بیشترین کلیک را به صدا در میاور ند. با مشاهده نورون هایی که در این رابطه در مغز فعال شدند، دانشمندان پی‌ بردند لوب آهیانه مغز مسئول جمع آوری نشانه‌های است که برای انتخاب جهت صدا لازم می‌باشد. قشر پیشانی مغز فرمان حرکت به سمت مشخصی را صادر میکرد. این آزمایش، یافته‌های پیشین – که مبتنی‌ بر نقش قشر پیشانی مغز در جمع آوری اطلاعات بود- را به چالش می‌کشد.

اندام مصنوعی بهتر
تیمی از دانشگاه پیترسبورگ در ویرجینیای غربی و سالت لیک سیتی در حال توسعه‌ اندام مصنوعی هستند تا به کمک حسگرهای تعبیه شده در دستان،  فعالیت الکتریکی عضلات را  -که در صورت قطع عضو از دست میرود- ضبط کرده و به فرد امکان دریافت حسی به مانند داشتن دست طبیعی را می‌دهد. پس از تغییر کدها، این سیگنالها حرکت دست مصنوعی را تحت کنترل میگیرند. برای ایجاد حس، سنسورهای داخل اندام مصنوعی به ضربان الکترونیکی‌ تبدیل شده و عصبهای نزدیک نخاع را تحریک میکنند. به عوض اتصال مستقیم اندام مصنوعی به مغز، این محققان سیستم عصبی پیرامونی بدن را مورد استفاده قرار می‌دهند. یکی‌ از محدودیتهای اندام مصنوعی امروزی این است که آنها امکان یک حرکت در آن واحد را ممکن میسازند مثل باز کردن و بستن دست و یا چرخاندن آن.به کمک اندام مصنوعی ساخت این پروژه، به علاوه فراهم کردن حس ناشی از حسگرها، انجام همزمان شش حرکت مختلف ممکن میشود. این تکنیک در آینده‌ا‌ی نزدیک در دسترس قرار می‌گیرد.

تصویر برداری جدید
یکی‌ از اهداف این پروژه بهبود تکنیک‌های تصویر برداری مغز بود. مسئول موسسه سلامت روان آمریکا به چند مورد پیشرفت در این رابطه اشاره می‌کند. یکی‌ از آنها روشی‌ است جدید که در مرکز تحقیقات دانشگاه واشنگتن و تگزاس ارتقا داده شد. این به اصطلاح روش میکروسکوپی فتو آکوستیک به محققان این امکان را می‌دهد تا تصاویر مربوط به مویرگ‌ها و روندانتقال اکسیژن از طریق خون در مغز را با وضوح بالایی مشاهده کنند. تصاویری که پیش از این به کمک تکنیک‌های معمول در سطوح میکرسکوپی به دست میامد، بخاطر روش حرکت نور در بافتها تار به نظر می‌رسیدند. این بخش از پروژه بودجه ای بالغ بر ۳ میلیون دلار را به خود اختصاص داده است.

http://www.technologyreview.com/questionoftheweek/538951/what-progress-h…/