Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 06:49

« Poprzedni Następny »


Stymulowanie kory wzrokowej


Steven Novella 2020-05-23


U dorosłych, którzy kiedyś widzieli, ale stracili wzrok z powodu choroby oczu lub uszkodzenia nerwu ocznego, kora wzrokowa jest nietknięta. Jest pozbawiona dopływu danych, ale teoretycznie zdolna do normalnego funkcjonowania i tworzenia obrazów. Najwyższym technologicznym wyrazem tego potencjału byłoby coś jak wizjer Geordiego La Forge’a – urządzenie, które potrafi widzieć nawet w częstotliwościach i cząstkach, których normalnie ludzie nie widzą, i przekazywać informację do kory wzrokowej. Oczywiście, jesteśmy bardzo daleko od takiej technologii, ale postawiliśmy pierwsze, niemowlęce kroki w tym kierunku, włącznie z niedawnym badaniem, które czyni jeden maleńki dodatkowy krok (więcej o tym za chwilę).

Wczesne badania tego podejścia dotyczyły zwierząt i po prostu próbowano ustalić, czy małpy mogły „widzieć” stymulację. Po prostych zachowaniach, takich jak poruszanie oczyma, oceniano, czy stymulacja miała jakiś skutek. Część badań pochodzi także z prób mapowania kory wzrokowej, niekoniecznie zaś z prób umożliwienia widzenia niewidomym. To badanie jest zachęcające, ponieważ pokazuje, że pierwszorzędowa kora wzrokowa zorganizowana jest w sposób odzwierciedlający widziany obraz (tak zwane mapowanie siatkówkowe). Krótko mówiąc, neurony są jak bitmapa obrazu. Jeśli więc stymulujesz  koło neuronów w pierwszorzędowej korze wzrokowej, badani będą widzieli koło.


Oczywiście, wzrok jest czymś więcej niż pierwszorzędowa kora wzrokowa. Wiele przetwarzania zachodzi w nerwach i szlakach przenoszących informację do kory. Po utworzeniu podstawowego wizerunku jest on wysyłany do wyższych obszarów kory wzrokowej do dalszego przetwarzania, a więc dwuwymiarowy obraz otrzymuje kształt, zacienienie, ruch, odległość, trójwymiarowość i ostatecznie, znaczenie. Miejmy nadzieję jednak, że nie będziemy musieli martwić się o wszystkie te wyższe poziomy przetwarzania, ponieważ kiedy obraz zostanie zaprezentowany pierwszorzędowej korze wzrokowej, reszta powinna odbyć się sama.


Jak dotąd badacze próbowali stymulować korę wzrokową przy pomocy zestawu elektrod albo na czaszce, albo wszczepionych na powierzchni mózgu. Badani z elektrodami na powierzchni mózgu często i tak mieli umieszczane tam elektrody jako część ich terapii przeciwko padaczce. Właściwie pierwszy raz zostało to zrobione w 1968 roku przez dra Gilesa Brindley’a. Potem dr William Dobelle, zainspirowany tym wstępnym badaniem, przeprowadził obszerne badania stymulowania kory wzrokowej w latach 1970., żeby zobaczyć, czy można przywrócić niewidomym pewien zakres widzenia. W rzeczywistości więc te badania trwają już od ponad pół wieku. Entuzjaści, którzy słyszeli o tym badaniu w latach 1970., byliby prawdopodobnie rozczarowani, że dokonano tak niewielkiego postępu przez 50 lat – nadal mozolimy się, by badani mogli zobaczyć podstawowe kształty przez stymulowanie ich kory wzrokowej.

 

Co poszło źle? Dlaczego postęp był tak powolny? Sądzę, że podstawową przyczyną jest technologia. We wszystkich tych badaniach używa się zestawu elektrod. Tymczasem ocenia się, że istnieje 140 milionów neuronów w pierwszorzędowej korze wzrokowej (V1). Tym, co się dzieje, jest to, że badani widzą niewyraźne plamy, nie zaś litery lub kształty, które są stymulowane. Są pewne, ograniczone sukcesy, ale niewiele się osiągnie bez użytecznej technologii. Najwyższym celem w stylu “Geordi La Forge” byłoby indywidualne stymulowanie tych 140 milionów neuronów. Pytanie jednak brzmi – gdzie leży próg użytecznego wzroku? Czy potrzebujemy setek elektrod, tysięcy dziesiątków tysięcy? I co stanowi użyteczny wzrok?

 

To doprowadza nas do obecnego badania, które nie zajmuje się leżącym u podstaw problemem, ale dostarcza użytecznego “kopa”, który może doprowadzić do praktycznego zastosowania. Badacze informują, że zamiast stymulować nieruchomy kształt, użyli dynamicznej stymulacji. (Na marginesie, chociaż badanie opublikowano teraz, znalazłem raporty z tego samego badania sprzed dwóch lat.) Zamiast po prostu stymulowania elektrodami kształtu „Z”, stymulowali elektrody jedna po drugiej, tworząc kształt „Z”. Informują, że ich sześciu badanych było w stanie lepiej identyfikować wyobrażone w ten sposób litery niż przez statyczną stymulację. Dynamiczna stymulacja może więc szybciej doprowadzić nas do punktu, w którym badanych można sztucznie stymulować, by widzieli kształty, litery, cyfry. Pozostaje zobaczyć, czy tak będzie w praktyce.


Ten wynik spowodował, że zacząłem zastanawiać się, czy nie można tego wykorzystać w bardziej finezyjny sposób. Na przykład, jeśli masz obraz bardziej złożonego obiektu, takiego jak koń, czy dynamiczne stymulowanie pikseli pomogłoby w jakiś sposób w stworzeniu obrazu konia?  Być może problem plam wynika z tego, że napięciowo stymulowane neurony po prostu wyczerpują się? Gdyby piksele zamiast tego migotały lub poruszały się w jakiś sposób, obraz mógłby być wyraźniejszy w korze. Jeśli to zadziała, to odkrycie może być kolejnym małym kawałkiem do pełnej technologii, niezbędnej do sztucznego wytworzenia użytecznych obrazów w korze niewidomych. 


Tutaj jest jeszcze trochę spekulacji – wiemy, że nasze oczy nieustannie poruszają się. Głównym znanym powodem jest niedopuszczenie do wypalenia siatkówki, co znaczy, że jeśli te same neurony siatkówkowe są stymulowane przez pewien czas, zużywają wszystkie neuroprzekaźniki i mogą przestać działać. Nasze oczy poruszają się więc, żeby neurony w siatkówce miały szansę na resetowanie. Można to przetestować przez wpatrywanie się w jeden punkt nie odrywając wzroku – po pewnym czasie obraz blaknie. Być może jednak kora wzrokowa także potrzebuje tego nieustannego ruchu. Co najmniej wyewoluowała adaptowana do tego nieustannego ruchu. Dynamiczna stymulacja może więc być normą dla kory wzrokowej.


Jeszcze jeden niemowlęcy kroczek, ale miejmy nadzieję, że idziemy we właściwym kierunku.  


Muszę powiedzieć jednak, że sądzę, iż dokonamy prawdziwego postępu, kiedy technologia znacząco polepszy się – o kilka rzędów wielkości. Robimy postępy także w tej dziedzinie, Niedawno pisałem o używaniu mikrokabli do elektrod mózgowych. W tym kierunku musimy iść, w kierunku technologii dającej tysiące połączeń elektrod z komórkami mózgu – albo jeszcze więcej. Potrzebne nam są także elektrody o stabilnych połączeniach przez długi czas.


To badanie jest dobrym przykładem tego, jak idea może stanąć w miejscu po prostu dlatego, że technologia jeszcze nie jest gotowa. Pięćdziesiąt lat z niewielkim praktycznym postępem działa otrzeźwiająco. Wzmacnia tezę, że przewidywanie przyszłej technologii jest naprawdę trudne, szczególnie jeśli chodzi o pokonywanie przeszkód. Sztuczne widzenie może dołączyć do jet pack i latających samochodów jako technologii, o których marzono od dziesięcioleci, ale których nie ma w praktyce z powodu technologicznych ograniczeń.

 

Stimulating the Visual Cortex

NeuroLogica Blog, 15 maja 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Steven Novella 

Neurolog, wykładowca na Yale University School of Medicine. Przewodniczący i współzałożyciel New England Skeptical Society. Twórca popularnych (cotygodniowych) podkastów o nauce The Skeptics’ Guide to the Universe. Jest również dyrektorem Science-Based Medicine będącej częścią James Randi Educational Foundation (JREF), członek Committee for Skeptical Inquiry (CSI) oraz członek założyciel Institute for Science in Medicine. Prowadzi blog Neurologica.

Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1470 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Kameleon przekazuje różne informacje różnymi częściami ciała   Yong   2013-12-14
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
Wielki skandal z biopaliwami   Lomborg   2013-12-19
Przedwczesna wiadomość o śmierci samolubnego genu   Coyne   2013-12-22
Czy jest życie na Europie?   Ridley   2013-12-22
Nowa data udomowienia kotów: około 5300 lat temu – i to w Chinach   Coyne   2013-12-26
Na Zeusa, natura jest przeżarta rują i korupcją   Koraszewski   2013-12-26
Proces cywilizacji   Ridley   2013-12-28
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Żebropławy, czyli dziwactwa ewolucji   Coyne   2013-12-30
Czy może istnieć sztuka bez artysty?    Wadhawan   2013-12-30
Zderzenie mentalności   Koraszewski   2014-01-01
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Delfiny umyślnie narkotyzują się truciznami rozdymków   Coyne   2014-01-04
Długi cień anglosfery   Ridley   2014-01-05
Ciemna materia genetyki psychiatrycznej   Zimmer   2014-01-06
Co czyni nas ludźmi?   Dawkins   2014-01-07
Twoja choroba na szalce   Yong   2014-01-08
Czy mamut włochaty potrzebuje adwokata?   Zimmer   2014-01-09
Pradawne rośliny kwitnące znalezione w bursztynie   Coyne   2014-01-10
Ratując gatunek możesz go niechcący skazać   Yong   2014-01-11
Ewolucja ukryta w pełnym świetle   Zimmer   2014-01-13
Koniec humanistyki?   Coyne   2014-01-15
Jak poruszasz nogą, która kiedyś była płetwą?   Yong   2014-01-16
Jak wyszliśmy na ląd, kość za kością   Zimmer   2014-01-19
Twoja wewnętrzna mucha   Cobb   2014-01-22
Ukwiał żyje w antarktycznym lodzie!   Coyne   2014-01-25
Dlaczego poligamia zanika?   Ridley   2014-01-26
Wspólne pochodzenie sygnałów płodności   Cobb   2014-01-28
Ewolucja i Bóg   Coyne   2014-01-29
O delfinach, dużych mózgach i skokach logiki   Yong   2014-01-30
Dziennikarski „statek upiorów” Greg Mayer   Mayer   2014-01-31
Dlaczego leniwce wypróżniają się na ziemi?   Bruce Lyon   2014-02-02
Moda na kopanie nauki   Coyne   2014-02-03
Neandertalczycy: bliscy obcy   Zimmer   2014-02-05
O pochodzeniu dobra i zła   Coyne   2014-02-05
Sposób znajdowania genów choroby   Yong   2014-02-07
Czy humaniści boją się nauki?   Coyne   2014-02-07
Kiedy zróżnicowały się współczesne ssaki łożyskowe?   Mayer   2014-02-10
O przyjaznej samolubności   Koraszewski   2014-02-12
Skąd wiesz, że znalazłeś je wszystkie?   Zimmer   2014-02-15
Nauka odkrywa nową niewiedzę o przeszłości   Ridley   2014-02-18
Żyjące gniazdo?   Zimmer   2014-02-19
Planeta tykwy pospolitej   Zimmer   2014-02-21
Nowe niezwykłe skamieniałości typu “Łupki z Burgess”   Coyne   2014-02-22
Dziennik z Mozambiku: Pardalota   Naskręcki   2014-02-23
Wskrzeszona odpowiedź z kredy na “chorobę królów”   Yong   2014-02-26
Dziennik z Mozambiku: Sybilla     2014-03-01
Spojrzeć ślepym okiem   Yong   2014-03-02
Intelektualne danie dnia  The Big Think   Coyne   2014-03-04
Przeczołgać się przez mózg i nie zgubić się   Zimmer   2014-03-05
Gdzie podziewają się żółwiki podczas zgubionych lat?   Yong   2014-03-10
Supergen, który maluje kłamcę   Yong   2014-03-14
Idea, którą pora oddać na złom   Koraszewski   2014-03-15
Zwycięstwa bez chwały   Ridley   2014-03-17
Twarde jak skała   Naskręcki   2014-03-18
Pasożyty informacyjne   Zimmer   2014-03-19
Seymour Benzer: humor, historia i genetyka   Cobb   2014-03-21
Kto to był Per Brinck?   Naskręcki   2014-03-23
Potrafimy rozróżnić między przynajmniej bilionem zapachów   Yong   2014-03-25
Godzina Ziemi czyli o celebrowaniu ciemności   Lomborg   2014-03-27
Słonie słyszą więcej niż ludzie   Yong   2014-03-30
Niebo gwiaździste nade mną, małpa włochata we mnie   Koraszewski   2014-03-31
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Najstarsze żyjące organizmy   Coyne   2014-04-03
Jak zmienić bakterie jelitowe w dziennikarzy   Yong   2014-04-06
Eureka! Sprytne wrony to odkryły   Coyne   2014-04-07
Sukces upraw GM w Indiach   Lomborg   2014-04-09
Wirus, który sterylizuje owady, ale je pobudza   Yong   2014-04-12
Przystosować się do zmiany klimatu   Ridley   2014-04-14
Jeden oddech, który zmienił planetę   Naskręcki   2014-04-16
Najgorsze w karmieniu komarów jest czekanie   Yong   2014-04-17
Kłopotliwa podróż w przyszłość   Ridley   2014-04-19
Pierwsze spojrzenie na mikroby współczesnych łowców zbieraczy     2014-04-23
Seksizm w nauce o jaskiniowych owadach   Coyne   2014-04-26
Musza bakteria zaprasza inne muszki na uczty owocowe   Yong   2014-04-27
Zachwycający rabuś, który liczy sto milionów lat   Cobb   2014-04-28
Mądrość (małych) tłumów   Zimmer   2014-04-29
Tak bada się ewolucję inteligencji u zwierząt   Yong   2014-05-02
Fantastyczna mimikra tropikalnego pnącza   Coyne   2014-05-03
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Pomidory tworzą pestycydy z zapachu swoich sąsiadów   Yong   2014-05-07
Potrawy z pasożytów   Zimmer   2014-05-08
Technologia jest często matką nauki, a nie odwrotnie   Ridley   2014-05-09
Montezuma i jego flirty   Coyne   2014-05-11
Insekt dziedziczy mikroby z plemnika taty   Yong   2014-05-12
Polowanie na nietoperze   Naskręcki   2014-05-14
Zmień swoje geny przez zmianę swojego życia   Coyne   2014-05-15
Obrona śmieciowego DNA   Zimmer   2014-05-17
Gdzie są badania zwierzęcych wagin?   Yong   2014-05-20
Niemal ssaki   Naskręcki   2014-05-21
Zobaczyć jak splątane są gałęzie drzewa   Zimmer   2014-05-23
Dlaczego ramiona ośmiornicy nie plączą się   Yong   2014-05-24
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Wąż zgubiony i ponownie odnaleziony   Mayer   2014-05-28
Niespodziewani krewni mamutaków   Yong   2014-05-30
Trochę lepszy  świat   Ridley   2014-05-31
Tam, gdzie są ptaki   Mayer   2014-06-01
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Jestem spełniony   Naskręcki   2014-06-04

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk