视频网站程序模板,网站如何做备份,wordpress novelist,wordpress 图片缩放插件来源#xff1a;中国科学杂志社人或动物个体之间的交流主要依靠感觉系统#xff0c;比如视觉、听觉、嗅觉和触觉。2009年的科幻电影《阿凡达》展示了地球上的人可以通过脑对脑的直接信息传递#xff0c;远程控制潘多拉星上经过基因改造的纳威人身体。近几年有研究展示可以从… 来源中国科学杂志社人或动物个体之间的交流主要依靠感觉系统比如视觉、听觉、嗅觉和触觉。2009年的科幻电影《阿凡达》展示了地球上的人可以通过脑对脑的直接信息传递远程控制潘多拉星上经过基因改造的纳威人身体。近几年有研究展示可以从一只动物大脑皮层中提取电生理信息解码后通过电刺激或经颅磁刺激技术刺激另一只动物大脑皮层从而提出了脑-脑接口的概念。但是到目前为止脑-脑接口信息传递速率非常低是制约脑-脑接口发展的最主要瓶颈。主要的技术障碍是传统的脑-脑接口需要长期的脑电多通道记录技术难度大缺乏细胞特异性而脑电波记录又难以精确解码并且解码的信息难以传递到正确的神经环路或特异细胞类型导致信息传递速率非常低0.004-0.033 bits/s。因为运动包含起始、终止以及亚秒级别的速度变化用脑-脑接口精确控制运动还处于科幻层次。近日北京生命科学研究所/北京脑科学与类脑研究中心罗敏敏实验室在Science China Life Sciences发表了题为“An Optical Brain-to-brain Interface Supports Rapid Information Transmission for Precise Locomotion Control”的研究论文。基于其实验室之前关于脑干未定核可整合性调控运动、觉醒及海马区theta波的发现他们进一步发现脑干未定神经元活性可预测动物运动速度。基于这个发现作者利用光纤记录和光遗传学激活技术构建了一个光学脑-脑接口并且在两只小鼠间实现了高信息传递速率的运动信息传递从而在原理上验证了脑-脑接口跨个体精确控制动物运动的可能性。图1 基于光学记录和刺激的脑-脑接口实现了两只动物间的运动信息传递。A光学脑-脑接口示意图。光纤记录系统记录一只鼠的未定核神经元活性表达了钙指示蛋白GCaMP6m称为“控制鼠”通过程序把神经元活性信号转化成光脉冲信号进而传递给另一只鼠的未定核神经元表达了光敏感通道蛋白ChR2,称为“阿凡达鼠”小鼠头部固定但身体可在跑轮上自由跑动。B从上到下依次是控制鼠运动速度控制鼠未定核神经元活性变化信号转化方程光脉冲信号阿凡达鼠运动速度。C阿凡达鼠运动速度蓝色与控制鼠运动速度红色高度同步。D阿凡达鼠运动速度与控制鼠运动速度正相关。E控制鼠与阿凡达鼠之间的信息传递速率。光学脑-脑接口使一只小鼠控制鼠Master mouse左精确控制另一只小鼠阿凡达鼠Avatar mouse右的运动。两只小鼠分别被固定头部放置于一定距离的跑轮上。该研究巧妙地利用了光纤记录和光遗传学技术以及可精确预测和调控动物运动速度的神经环路。研究人员利用光纤记录系统从表达了钙指示蛋白GCaMP6m未定核神经元中提取运动信息该鼠称为“控制鼠”然后利用支持向量机和一个线性公式把神经元活性信号解码进而通过光遗传学刺激传递给另一只鼠的未定核神经元称为“阿凡达鼠”图1A-B。这个基于光学记录和刺激的脑-脑接口实现了动物的高度同步化运动信息传递速率达到了4.1 bits/s图1C-E比之前同类研究高2-3个数量级。该研究强调了在建设高性能脑-脑接口时选择合适的神经环路以及记录和刺激工具的重要性。该研究能实现高信息传递速率的原因有以下几个首先选择了可以预测和控制运动速度的脑干未定核神经元来提取运动信息其次选择了利用光纤记录系统记录未定核特定细胞类型的神经元钙信号变化这有以下几个优点1可以稳定记录有相似功能的特定细胞类型的神经元活性2信噪比高3相对容易操作避开了多通道记录的技术挑战降低了神经信息解码难度。最后作者选择了光遗传学刺激手段来激活阿凡达鼠大脑中特定神经元。该研究展示了一种新的基于光学记录和刺激的脑-脑接口实现了高信息传递速率的运行信息传递充分展示了脑-脑接口的潜力。该工作主要由罗敏敏实验室卢立辉完成王睿宇协助完成了解码的程序编写罗敏敏博士为该文通讯作者。该工作在北京生命科学研究所及北京脑科学与类脑研究中心完成。文章信息[点击下方链接或阅读原文] Lu, L., Wang, R., and Luo, M. (2020). An optical brain-to-brain interface supports rapid information transmission for precise locomotion control. Sci China Life Sci 63, https://doi.org/10.1007/s11427-020-1675-x未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
