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如何实时记录100万个神经元

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一种创新的新方法可能允许科学家一次翻译来自超过100万个神经元的信息,并在活动发生时对其进行解码。

大脑产生的大数据不像其他器官,但我们可以驯服吗?

在过去的几十年中,日常生活中产生的数据量激增。

例如,当您走在街上时,您的手机将收集有关您采取的步数的信息。

当你用卡购买商店里的东西时,银行知道你买了什么,它有多少,以及你在哪里。

同样,商店知道你之前是否买过类似的东西。

数据可以比以往更有效地收获,但现在的挑战是了解我们应该如何处理它们(如果有的话)。我们有数字但它们对我们有用吗?

神经科学的巨大飞跃

神经科学的情况类似,因为从大脑收集大量数据已经取得了巨大进步。科学家现在能够同时收听并与大量脑细胞进行交流。

尽管这一进展已被证明在诊断,治疗和研究中有用,但其全部潜力尚未实现。收集数据后处理数据的速度仍然是一个重大障碍。


如果我们的记忆能够以与计算机数据相同的方式备份,那么你的大脑可能会被支持,这是一种致命的价格?一家初创公司表示这是可能的。
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数据处理正迅速成为神经科学其他领域取得进展的瓶颈。例如,如果能够实时收集和理解来自大脑的数据,则可以在控制瘫痪人群中的机器人手臂方面取得巨大飞跃,甚至可以帮助预测即将发生的癫痫发作。

为了实现这些目标,必须非常迅速地分析和计算大量海洋数据。

瑞典隆德大学神经元研究中心的研究人员一直在研究这个问题。他们提出了一种方法,可以与数百万个神经细胞进行实时通信。

他们的研究结果最近发表在“神经信息学”杂志上。

他们的系统不仅可以监听脑细胞的喋喋不休,还可以在25毫秒内将其转化为有意义的输出。这种新功能的秘诀在于称为分层数据格式的特定数据格式和称为位编码的过程。

“”将神经细胞信号直接重新编码到bitcode中可显着提高存储容量。然而,最大的好处是该方法使我们能够以一种使其立即可供计算机处理器使用的方式存储信息。“

Jens Schouenborg,神经生理学教授,Neuronano研究中心

神经科学的未来

同时也是神经元研究中心神经生理学教授的Martin Garwicz解释了他们的方法是如何在其他干预措施(例如脑电图,其中电极置于头皮上)之前的街道。

“”想象一下,你想听听隔壁房间里10个人正在谈论的内容。如果你把耳朵贴在墙上听,你只会听到杂音,但如果你在房间里的每个人身上放一个麦克风,它就会改变你理解对话的能力,“”他说。

“然后,”“Garwicz补充说,”“考虑能够倾听一百万个人,找到传达内容的模式,并立即回应它这就是我们的新方法所能实现的目标。”

这种新方法允许双向流量:可以整理来自神经细胞的消息并且可以发回响应。该技术依赖于流量转换为bitcode的方式。

“”这种架构和数据格式的一个相当大的好处是它不需要进一步的翻译,因为大脑的信号被直接翻译成bitcode。这意味着大脑和计算机之间的所有通信都具有相当大的优势,尤其是临床应用。“

主要研究作者Bengt Ljungquist

展望未来,这种模式可以帮助神经科学取得巨大进步。虽然近年来脑机接口和脑机接口已经大大改进,但在数据处理方面经常遇到障碍。

如果bitcode系统成功,则该块可以从它们的路径移开。“


 

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