Neuralink Илона Маска. Часть третья: полет над гнездом нейронов

    Эксцентричный в неплохом смысле сего слова бизнесмен, плейбой, благотворител Илон Маск знаменит всему миру. Это же он решил вывести население земли в космос, колонизировать Марс, отрешиться от разовых ракет. Это же он собрался сделать мир чище, пересадив нас с каров с ДВС на самоуправляемые авто. Пока что разворачиваются эти компании, он и не посиживает складя руки. Он замыслил Neuralink, который поможет нам предстать новенькими людьми. Без границ и без слабостей, как только и положено в новейшем мире (Илона Маска).

    Документировать безумные идеи Маска, как только и все время, вызвался Тим Урбан с WaitButWhy (он писал про искусственный ум, колонизацию Марса и SpaceX). Представляем одно из топовых произведений современной научно-популярной журналистики. Дальше от первого личика.

    Часть 1: Великан Человечий

    Часть 2: Головной мозг

    Часть 3: Полет над гнездом нейронов

    Часть 4: Нейрокомпьютерные интерфейсы

    Часть 5: Задачка Neuralink

    Часть 6: Эпоха волшебников

    Часть 7: Величавое слияние

    Содержание

    • 1 Полет над гнездом нейронов
    • 2 Отступление на тематику коннектомы
    • 3 Neuralink Илона Маска. Часть 3-я: как вы обязаны быть счастливы, ежели все это же вас и не беспокоит
    • 4 Вернемся к части 3: пролетая над гнездом нейронов
    • 5 Инструменты НКИ

    Полет над гнездом нейронов

    Давайте на одну секунду отправимся обратно во времени, в 50 000 год перед началом нашей эпохи, украдем кого-нибудь и принесем его в 2017.

    Это же Бок. Бок, спасибо для тебя и твоим людям за то, что вы изобрели язык.

    Дабы отблагодарить тебя, мы желаем отобразить для тебя все неописуемые штучки, кои нам удалось выстроить благодаря твоему изобретению.

    Хорошо, давайте посадим Бока на авиалайнер, впоследствии в подводную лодку, впоследствии затащим на верхушку Бурдж-Халифы. Сейчас давайте покажем ему же телескоп, телек и айфон. И пусть малость посидит в Вебе.

    Существовало забавно. Как только для тебя, Бок?

    Да, мы сообразили, что ты очень опешил. На десерт, давайте покажем ему же, как только мы общаемся вместе.

    Бок был бы потрясен, если б познал, что, невзирая на все про все чудесные навыки, кои люди купили в итоге диалогов меж собой, благодаря умению твердить, процесс нашего общения никак и не различается от тамошнего, что был в его время. Когда два человека собираются побеседовать, они употребляются технологии возрастом 50 000 лет.

    Бок а также изумится тамошнему, что во всем мире, в каком ишачят умопомрачительные машинки, люди, сделавшие эти машинки, бродят с теми самыми же био телами, с которыми прогуливались Бок и его друзья. Как только этакое может быть?

    Вот посему нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) — подмножество наиболее обширной области нейронной инженерии, которая сама является подмножеством биотехнологий, — так увлекательны. Мы не один раз сразили мир собственными технологиями, однако когда дело доходит перед началом мозгов — нашего головного инструмента — мир технологий ничего нам и не предлагает.

    Потому мы продолжаем разговаривать с внедрением технологий, придуманных Боком. Потому я набираю это же предложение в 20 раз медлительнее, чем думаю, и потому заболевания, связанные с мозгом, как и раньше уносят очень не мало жизней.

    Однако сквозь 50 000 лет опосля тамошнего самого величавого открытия мир может поменяться. Последующим рубежом головного мозга будет он сам.

    * * *

    Существуют не мало различных вариаций потенциальных нейрокомпьютерных интерфейсов (кои время от времени именуют интерфейсом «мозг — компьютер» либо «мозг — машина»), кои понадобятся для различных вещей. Однако все, кто ишачит над НКИ, пробуют решить один, второй либо оба этих вопросца:

    1. Как только я буду извлекать подходящую информацию из головного мозга?
    2. Как только я буду посылать подходящую информацию в головной мозг?

    Первое касается вывода головного мозга — то существуют записи тамошнего, что рассказывают нейроны. Второе касается применения инфы в естественный поток головного мозга либо изменение сего естественного потока каким-то образом — то существуют стимулирование нейронов.

    Два этих процесса всегда протекают в вашей голове. Прямо ныне ваши очи делают конкретный комплект горизонтальных движений, кои дозволяют для вас дочитать это же предложение. Это же нейроны головного мозга выводят информацию в машинку (ваши очи), а уж машинка получает команду и реагирует. И когда ваши очи едут спецефическим образом, фотоны с экрана просачиваются в вашу сетчатку и стимулируют нейроны в затылочной толики вашей коры, позволяя картинке мира попасть для вас в сознание. Потом эта картина провоцирует нейроны в альтернативный части вашего головного мозга, которая дозволяет для вас возделывать информацию, заключенную в картинке, и извлекать смысл из предложения.

    Ввод и вывод инфы — вот что проделывают нейроны головного мозга. Вся промышленность НКИ намерено присоединиться к этому процессу.

    Сначала кажется, что это же и не такова непростая задачка. Ведь головной мозг — это же ординарно шарик холодца. И кора — часть головного мозга, которую мы желаем присовокупить к нашей записи и стимулированию — это ординарно салфетка, комфортно расположенная на наружной части головного мозга, где к ней не сложно можно получить доступ. Снутри коры ишачят 20 млрд нейронов — 20 млрд коротких транзисторов, кои умеют отдать нам совсем новейший метод контроля нашей жизни, здоровья и мира, ежели мы научимся с ними ишачить. Неуж-то них эдак мудрено осознать? Нейроны мизерные, однако ведь мы знаем, как только расщепить атом. Поперечник нейрона в 100 000 раз все больше атома. Если б атом был леденцом, нейрон был бы километровым в диаметре — эдак что мы определенно обязаны уметь ишачить с таковыми величинами. Адекватно?

    В чем все-таки неполадка?

    С одной стороны, это же правильные мысли, так как они приводят к прогрессу в области. Мы вправду можем это же предпринять. Однако как вы начинаете осознавать, что на деле происходит в головном мозге, сразу же становится явно: это же самая непростая задачка для человека.

    Потому до того как мы побеседуем об самих НКИ, нам надо пристально учить, что проделывают люди, кои производят НКИ. Идеальнее всего — прирастить головной мозг в 1000 раз и взглянуть, что происходит.

    Помните наше сопоставление коры головного мозга с салфеткой?

    Ежели мы увеличим салфетку коры в 1000 раз — а она существовала приблизительно 48 см с каждой стороны — теперь она будет длиной в два квартала на Манхэттене. Будет нужно подле 25 минут, дабы обойти периметр. И головной мозг в целом будет размером с Мэдисон Сквер Гарден.

    Давайте выложим его в самом городке. Уверен, несколько сотен тыщ граждан, кои там живут, нас постигнут.

    Я избрал 1000-кратное повышение по нескольким причинам. Одна из их состоит в том, что мы все одномоментно можем конвертировать размеры в собственной голове. Каждый мм фактического головного мозга предстал погонным метром. Во всем мире нейронов, который намного все меньше, каждый микрон предстал миллиметром, который не сложно вообразить. Во-вторых, кора становится «человеческих» объемов: 2-миллиметровая толщина сейчас 2 погонного метра — как только высочайший человек.

    Таким макаром, мы можем подойти к 29-й улице, к краешку нашей циклопической салфетки, и не сложно взглянуть, что происходит в ее двухметровой толщине. Для демонстрации давайте вытащим кубометр нашей циклопической коры, дабы обследовать его, взглянуть, что происходит в всегдашнем кубическом миллиметре реальной коры.

    Что мы лицезреем в этом кубометре? Мешанину. Давайте очистим ее и положим назад.

    Первым делом поместим сомы — маленькие туловища любых нейронов, кои живут в этом кубе.

    Сомы варьируются в объемах, однако нейробиологи, с которыми я рассказывал, рассказывают, что сомы нейронов в коре в большинстве случаев 10-15 мкм в поперечнике (один мкм = микрон, 1/1000 мм). Другими словами, ежели вы выложите 7-10 этаких в линию, эта линия будет поперечником с волос человека. В наших масштабах сома будет 1–1,5 сантиметра в поперечнике. Леденец.

    Размер всей коры умещается в 500 000 кубических мм, и в этом пространстве будет подле 20 млрд сом. Другими словами посредственный кубический мм коры содержит подле 40 000 нейронов. Другими словами в нашем кубометре подле 40 000 леденцов. Ежели поделить нашу коробочку на 40 000 кубиков, каждый с гранью в 3 сантиметра, любой из наших сома-леденцов будет посередине собственного своего 3-сантиметрового кубика, а уж все альтернативные сомы — в 3 сантиметрах во любых направлениях.

    Вы гораздо тут? Сможете предположить наш метровый кубик с 40 000 плавающих леденцов?

    Вот микроскопичное изображение сомы в настоящей коре; все другое вокруг нее существовало убрано:

    Хорошо, пока что все смотрится и не эдак мудрено. Однако сома — это же только крохотная часть каждого нейрона. Из каждого нашего леденца простираются скрученные, ветвистые дендриты, кои в наших масштабах умеют вытягиваться на три-четыре погонного метра в самых различных направлениях, и на фолиант финале возможно аксон длиной в 100 погонных метров (ежели перебегает в другую часть коры) либо километр (ежели спускается в спинной головной мозг и тело). Любой из их шириной в мм, и эти провода превращают кору в плотно переплетенную электронную вермишель.

    И в данной вермишели происходит не мало всякого. Каждый нейрон имеет синаптические взаимосвязи с 1000 — иногда перед началом 10 000 — остальных нейронов. Так как в коре подле 20 млрд нейронов, это же означает, что внутри нее будет все больше 20 триллионов отдельных нейронных связей (и квадриллион связей во всех отношениях головном мозге). В нашем кубометре будет наиболее 20 миллионов синапсов.

    При этом, не совсем только из каждого леденца из 40 000 в нашем кубе истекают заросли вермишели, да и тыщи остальных спагетти проходят сквозь наш куб из остальных элементов коры. И означает, если б мы постарались записать сигналы либо простимулировать нейроны непосредственно в данной кубической области, нам пришлось бы максимально трудно, так как в мешанине спагетти будет тяжело обусловить, какие нитки спагетти принадлежат нашим сома-леденцам (не дай бог в данной пасте будут клеточки Пуркинье).

    И, конечно, не следует забывать об нейропластичности. Напряжение каждого нейрона всегда изменяется, сотки ежесекундно. И десятки миллионов синаптических стыков в нашем кубе будут всегда поменять размеры, исчезать и возникать вновь.

    Однако это же лишь начало.

    Оказывается, в головном мозге а также есть глиальные клеточки — клетки, кои бывают различных сортов и делают огромное количество разнообразных функций, этаких как только вымывание хим веществ, высвобождаемых в синапсах, обертывание аксонов миелином и сервис иммунной системы головного мозга. Вот несколько часто встречающихся типов глиальных клеток:

    И сколько глиальных клеток присутствует в коре? Приблизительно столько же, сколько и нейронов. Потому добавьте в наш куб гораздо 40 000 этих штуковин.

    В конце концов, существуют кровяные сосуды. В каждом кубическом миллиметре коры содержится подле погонного метра крохотных кровеносных сосудов. В наших масштабах это же значит, что в нашем кубометре существуют километр кровеносных сосудов. Вот эдак они смотрятся:

    Отступление на тематику коннектомы

    Существуют великолепный проект, над которым ныне ишачят нейробиологи, он именуется проект коннектома человека (Human Connectome Project). Ученые пробуют сделать полную детальную карту всего людского головного мозга. Раньше никто и близко и не выполнял этакого.

    Проект включает вырезку людского головного мозга на тонюсенькие пластины — подле 30 нанометров шириной. Это же 1/33 000 мм.

    Кроме сотворения прекрасных изображений «ленточных» образований аксонов со сходными функциями, кои частенько образуются снутри белоснежного вещества, вроде сего —

    — проект коннектома помогает визуализировать, как только все это же вещество упаковано в головном мозге. Вот подробный разбор всего, что происходит в крохотном куске головного мозга грызуны (и это же гораздо без кровеносных сосудов):

    (На изображении E — комплексный срез головного мозга, а уж F – N — отдельные ингридиенты, из которых состоит E).

    Итак, наша метровая коробочка запуганна, завалена электрифицированной внутренностью разной трудности. Давайте сейчас вспомним, что на деле наша коробочка — кубический мм в объемах.

    Инженерам нейрокомпьютерных интерфейсов надо или узнать, что рассказывают микроскопичные сомы, погребенные в этом миллиметре, или простимулировать конкретные сомы, дабы те самый осуществили надобные вещи. Фортуны им же.

    Нам существовало бы мудрено сделать это же с нашим увеличенным в 1000 раз мозгом. С мозгом, который красиво преобразуется в салфетку. Однако ведь на деле он и не этакий — эта салфетка покоится поверх головного мозга, тотального складок (кои, в наших масштабах, глубиной от 5 перед началом 30 погонных метров). По большому счету, все меньше трети салфетки-коры присутствует на поверхности головного мозга — большая часть покоится в складках.

    За исключением тамошнего, материала, с которым удается поработать в лаборатории, и не так и не мало. Головной мозг покрыт огромным количеством слоев, включая череп — который при 1000-кратном увеличении будет 7-метровой толщины. И так как большая часть граждан и не максимально обожает, когда них череп очень длительно присутствует открытым — да и вообщем это же непонятное мероприятие — приходится ишачить с крохотными леденцами головного мозга как только можно аккуратнее и деликатнее.

    И все это же при фолиант, что вы работаете с корой — однако сильно много увлекательных мыслях на тематику НКИ имеют дело со структурами, кои не мало ниже, и ежели вы будете стоять на верхушке нашего муниципального головного мозга, они будут пролегать на глубине 50-100 погонных метров.

    Лишь представьте, сколько всего происходит в нашем кубике — а ведь это же всего только одна 500 000-я часть коры мозга. Если б мы разбили всю нашу огромную кору на одинакие метровые кубики и построили них в ряд, они бы вытянулись на 500 км — перед началом самого Бостона. И ежели вы решите совершить обход, который займет наиболее 100 часов при стремительной ходьбе, в хоть какой момент вы сможете тормознуть и взглянуть на кубик, и вся эта сложность будет у него снутри. Все это же ныне в вашем головном мозге.

    Neuralink Илона Маска. Часть 3-я: как вы обязаны быть счастливы, ежели все это же вас и не беспокоит

    Ващеееее.

    Вернемся к части 3: пролетая над гнездом нейронов

    Как ученые и инженеры будут наводить справку с данной ситуацией?

    Они стараются выдавить максимум из инструментов, кои у их ныне существуют — инструментов, расходуемых для записи либо стимулирования нейронов. Давайте изучим вариации.

    Инструменты НКИ

    С тем самым, что уже существовало проделано, можно подчеркнуть три обширных аспекта, по которым оцениваются достоинства и минусы записывающего инструмента:

    1) Масштаб — сколько нейронов может записываться.

    2) Разрешение — насколько подробна информация, которую получает инструмент — пространственное (как близко ваши записи докладывают, какие из отдельных нейронов активизируются) и временное (как ладно можно обусловить, когда происходит записываемая вами активность).

    3) Инвазивность — необходимо ли хирургическое вмешательство, и ежели да, то как дорогущее.

    Длительная миссию — собрать сливки со любых трех и скушать. Однако пока что безизбежно появляется вопросец, каким из этих критериев (один либо два) вы сможете пренебречь? Выбор тамошнего либо другого инструмента ­— это же и не увеличение либо снижение свойства, это же компромисс.

    Давайте поглядим, какие инструменты употребляются в текущее время:

    фМРТ

    • Масштаб: объемной (демонстрирует информацию со всего головного мозга)
    • Разрешение: от малорослого к среднестатистическому — пространственное, максимально малорослое — временное
    • Инвазивность: неинвазивный

    фМРТ почаще употребляется и не в НКИ, как традиционный инструмент записи — дает для вас информацию об происходящем снутри головного мозга.

    фМРТ употребляет МРТ — технологию магнитно-резонансной томографии. Придуманная в 1970-х годах, МРТ предстала эволюцией рентгеновского КТ-сканирования. Заместо рентгеновских лучей, МРТ употребляет магнитные поля (вместе с радиоволнами и иными сигналами) для сотворения изображений туловища и головного мозга. Вроде этакого:

    Комплексный комплект поперечных сечений, позволяющий для вас созидать голову полностью.

    Очень необыкновеная разработка.

    фМРТ («функциональная» МРТ) употребляет технологию МРТ для отслеживания конфигураций кровотока. Для чего? Так как, когда области головного мозга стают наиболее активными, они потребляют все больше энергии, а уж означает им же надо все больше кислорода — поэтому поток крови повышается в данной области, дабы доставить этот кислород. Вот что может отобразить сканирование фМРТ:

    Конечно же, в головному мозгу все время существуют кровь — это же изображение демонстрирует, где возрос кровоток (темно-красный, темно-оранжевый, темно-желтый) и где он уменьшился (синеватый). И так как фМРТ может исследовать весь головной мозг, результаты будут трехмерными:

    У фМРТ не мало мед применений, к примеру, информирование докторов об фолиант, работают ли конкретные участки головного мозга опосля инфаркта, и фМРТ максимально многому обучила нейробиологов об фолиант, какие области мозга участвуют в работе этих функций. Сканирование а также предоставляет важную информацию об фолиант, что происходит в мозге в конкретный момент времени, оно неопасно и неинвазивно.

    Наибольшим дефицитом является разрешение. фМРТ сканирование имеет буквальное разрешение, как только компьютерный дисплей пиксели, лишь заместо двухмерных, его разрешение представлено трехмерными кубическими большими пикселями — вокселями (voxel, воксел).

    Воксели фМРТ становились все меньше по мере улучшения технологии, что привело к повышению пространственного разрешения. Воксели современных фМРТ умеют быть размером с кубический мм. Размер головного мозга составляет порядка 1 200 000 миллиметров3, потому сканирование фМРТ высочайшего разрешения разделяет головной мозг на один миллион коротких кубиков. Неполадка в фолиант, что в нейронных масштабах это же как и раньше достаточно не мало — каждый воксель содержи десятки тыщ нейронов. Эдак что, в наилучшем случае, фМРТ демонстрирует посредственный кровоток, втягиваемый каждой группой из 40 000 нейронов либо подле тамошнего.

    Гораздо объемная неполадка — временное разрешение. фМРТ выслеживает кровоток, который является неточным и происходит с заминкой подле секунды — вечность во всем мире нейронов.

    ЭЭГ

    • Масштабы: высоченные
    • Разрешение: максимально малорослое пространственно, средне-высокое временное
    • Инвазивность: неинвазивный

    Придуманная практически сто годов назад ЭЭГ (электроэнцефалография) накладывает на голову огромное количество электродов. Вот эдак:

    ЭЭГ — это точно разработка, которая будет высмотреть смешно примитивной для граждан 2050 года, однако сейчас это же один из немногих инструментов, кои можно применять с полностью неинвазивными НКИ. ЭЭГ индексирует электронную активность в разнообразных областях мозга, отображая результаты последующим образом:

    Графики ЭЭГ умеют выявлять информацию об этаких мед дилеммах, как только эпилепсия, выслеживать режим сна либо измерять состояние дозировки анестезии.

    В отличие от фМРТ, ЭЭГ имеет достаточно неплохое временное разрешение, получая электромагнитные сигналы от мозга по мере них возникновения — хоть череп изрядно размывает временную точность (кость — плохой проводник).

    Первостепенный недочет — пространственное разрешение. У ЭЭГ его нет. Каждый электрод индексирует лишь посредственное значение — векторную сумму зарядов от миллионов либо млрд нейронов (размытое по причине черепа).

    Представьте, что головной мозг — это бейсбольный стадион, его нейроны — это люди в массе, а уж информация, которую мы желаем получить, будет заместо электромагнитной активности производной голосовых связок. В этаком случае ЭЭГ будет группой микрофонов за пределами стадиона, за его наружными стенками. Вы сумеете услышать, когда масса начнет скандировать и даже сумеете предусмотреть, об чем она приблизительно орет. Вы сумеете разобрать отличительные сигналы, ежели будет тесноватая борьба либо кто-то будет побеждать. Может быть, вы а также разберете, ежели случится что-то удивительное. На этом всё.

    ЭКоГ

    • Масштабы: высоченные
    • Разрешение: малорослое пространственное, высочайшее временное
    • Инвазивность: находится

    ЭКоГ (электрокортикография) похожа на ЭЭГ, так как тоже употребляет электроды на поверхности — лишь помещает них под череп на поверхность головного мозга.

    Стремно. Однако отлично — намного эффективнее ЭЭГ. Без интерференции, которую предлагает череп, ЭКоГ обхватывает наиболее высочайшее пространственное (подле 1 сантиметров) и временное разрешения (5 миллисекунд). Электроды ЭКоГ можно расположить свыше либо ниже жесткой мозговой оболочки:

    Слева слои, сверху вниз: скальп, череп, жесткая мозговая оболочка, арахноид, мягенькая мозговая оболочка, кора, белоснежное вещество. Справа родник сигнала: ЭЭГ, ЭКоГ, интрапаренхимальный (LFP и т. дюйма.)

    Ворачиваясь к аналогии с нашим стадионом, микрофоны ЭКоГ присутствуют снутри стадиона и поближе к массе. Потому звук будет не мало чище, чем у микрофонов ЭЭГ за пределами стадиона, и ЭКоГ сумеют отличать звуки отдельных частей толпы. Однако это же совершенствование стоит ли денежек — требует инвазивной хирургии. Однако по мерками инвазивной хирургии, это же вмешательство и не этакое уж и нехорошее. Как только произнес лично мне один хирург, «поместить начинку под жесткую мозговую оболочку можно относительно неинвазивно. Придется сделать прореху в голове, однако это же и не эдак страшно».

    Потенциал внутрисетевого поля (LFP)

    • Масштабы: минимальные
    • Разрешение: средне-низкое пространственное, высочайшее временное
    • Инвазивность: высочайшая

    Давайте перейдем с поверхностных электродных дисков к микроэлектродам — крохотным иголочкам, кои доктора втыкают в головной мозг.

    Мозговой хирург Бен Рапопорт обрисовал лично мне, как только его отец (нейробиолог) выполнял микроэлектроды:

    «Когда мой отец выполнял электроды, он выполнял них вручную. Он покупал максимально узкую проволоку — золотую, платиновую либо иридиевую, которая существовала 10-30 микрон в поперечнике и вставлял эту проволоку в стеклянную капиллярную трубку поперечником в мм. Потом держал эту стекляшку над огнем и крутил, пока что стекло и не станет мягеньким. Он вымогал капиллярную трубку, пока что она и не станет максимально тончайшей, и вытаскивал из огня. Сейчас капиллярная трубка оборачивает и сжимает провод. Стекло — изолятор, а уж проволока — проводник. Напоследок выходит изолированный в стекле электрод с поперечником кончика в 10 микрон».

    Хотя сейчас некие электроды все гораздо делаются вручную, новейшие технологии задействуют кремниевые подложки и технологии изготовления, взятые из промышленности интегральных схем.

    Метод работы внутрисетевых полевых потенциалов элементарен — вы берете одну этакую сверхтонкую иглу с электродным кончиком и вставляете ее на один-два мм в кору. Там она коллекционирует посредственное значение электронных зарядов со любых нейронов в конкретном радиусе электрода.

    LFP обеспечивает для вас и не этакое уж и нехорошее пространственное разрешение фМРТ в купе с моментальным временным разрешением ЭКоГ. По меркам разрешения это же, наверняка, идеальный вариант из всего вышеописанного.

    К огорчению, он ужасен по иным аспектам.

    В отличие от фМРТ, ЭЭГ и ЭКоГ, микроэлектрод LFP и не имеет масштаба — он только докладывает для вас, что выполняет маленькая сфера, окружающая его. И он намного наиболее инвазивный, так как практически заходит в головной мозг.

    На бейсбольном стадионе LFP — это один микрофон, висячий над одной секцией с сиденьями, снимающий точный звук в данной области и, может быть, на секунду-другую выхватывающий отдельный глас здесь и там — но по наибольшей части он чувствует общую вибрацию.

    И вконец новенькая технология это же многоэлектродный массив, который воображает в собственной базе идею LFP, лишь состоит из 100 LFP сразу. Многоэлектродный массив смотрится вот эдак:

    Крохотный квадрат 4 на 4 миллиметров с 100 кремниевых электродов на нем. Вот очередной, тут вы сможете узреть, как острые электроды — несколько микрон на самом кончике:

    Регистрация отдельных единиц

    • Масштабы: крохотные
    • Разрешение: сверхвысокое
    • Инвазивность: максимально высочайшая

    Для записи наиболее машистого LFP кончик электрода малость скругляется, дабы отдать электроду огромную площадь поверхности, и понижается сопротивление (неправильный технический термин), дабы улавливались максимально слабенькие сигналы из машистого спектра мест. Напоследок электрод коллекционирует хор активности с внутрисетевого поля.

    Регистрация отдельных единиц а также использует игловатый электрод, однако них кончики проделывают максимально наточенными и сопротивление тоже увеличивают. Из-за этого вытесняется большинство шума и электрод почти ничего и не улавливает, пока что и не окажется максимально близко к нейрону (кое-где в 50 мкм), и сигнал сего нейрона будет довольно силен, дабы преодолеть стену электрода с высоченным сопротивлением. Получая отдельные сигналы от единого нейрона не имея фонового шума, этот электрод может следить за субъективной жизнью сего нейрона. Меньший вероятный масштаб, очень потенциальное разрешение.

    Некие электроды намерены вывести взаимоотношения на последующий уровень и используют способ локальной фиксации потенциала (patch clamp), который дозволяет устранить кончик электрода и бросить только крошечную трубку, стеклянную пипетку, которая будет конкретно засасывать клеточную мембрану нейрона и проводить наиболее стройные измерения.

    Patch clamp имеет и этакое привилегию: в отличие от любых остальных способов, он на физическом уровне прикасается к нейрону и может не совсем только записывать, да и провоцировать нейрон, вводя ток либо поддерживая напряжение на конкретном уровне для исполнения заядлых экспериментов (альтернативные способы умеют провоцировать только целые группы нейронов полностью).

    В конце концов, электроды умеют целиком покорить нейрон и практически просочиться сквозь мембрану, дабы выполнить запись. Ежели кончик довольно острый, он и не разрушит клеточку — мембрана вроде бы запечатается вокруг электрода, и будет совсем не сложно провоцировать нейрон либо записать разность напряжений меж наружной и внутренней средой нейрона. Однако это же короткосрочная методика — проколотый нейрон длительно и не проживет.

    На нашем стадионе, регистрация отдельных единиц будет высмотреть как только однонаправленный микрофон, закрепленный на воротнике единого толстяка. Внутрисетевая фиксация потенциала — это же микрофон у кого-нибудь в горле, записывающий четкое движение голосовых связок. Это же великолепный метод познать об переживаниях человека о игре, однако они будут вырваны из контекста, и по ним ничуть нельзя будет судить об происходящим в игре либо об самом человеке.

    Это же все, что у нас существуют. По последней мере что мы используем достаточно частенько. Эти инструменты сразу максимально продвинутые и появятся технологиями каменного века людям грядущего, кои и не поверят, что нам приходилось выбирать одну из технологий, анатомировать черепушку, дабы получить высококачественные записи об мозговой деятельности.

    Однако при всей них ограниченности, эти инструменты обучили нас многому об головном мозге и привели к созданию первых любознательных нейрокомпьютерных интерфейсов. Подробнее об их в последующей части.

    Часть 1: Великан Человечий

    Часть 2: Головной мозг

    Часть 3: Полет над гнездом нейронов

    Часть 4: Нейрокомпьютерные интерфейсы

    Часть 5: Задачка Neuralink

    Часть 6: Эпоха волшебников

    Часть 7: Величавое слияние