Cara merakam 1 juta neuron dalam masa nyata
Kaedah baru yang inovatif memungkinkan para saintis menterjemahkan maklumat yang datang dari lebih dari 1 juta neuron sekaligus, dan juga menyahkod aktiviti tersebut semasa ia berlaku.
Sejak beberapa dekad yang lalu, jumlah data yang dihasilkan dalam kehidupan seharian telah meletup.
Sebagai contoh, ketika anda berjalan di jalan, telefon bimbit anda akan mengumpulkan maklumat mengenai berapa banyak langkah yang telah anda ambil.
Apabila anda membeli sesuatu di kedai dengan kad anda, bank mengetahui apa yang anda beli, berapa harganya, dan di mana anda berada.
Begitu juga, kedai tahu sama ada anda pernah membeli sesuatu yang serupa di sana sebelum ini.
Data dapat diambil dengan lebih cekap daripada sebelumnya, tetapi cabarannya sekarang adalah untuk memahami apa yang harus kita lakukan dengan mereka (jika ada). Kami mempunyai nombor - tetapi adakah ini berguna bagi kami?
Lompatan raksasa untuk ilmu saraf
Situasi serupa dalam ilmu saraf, di mana langkah besar telah dilakukan untuk mengumpulkan sejumlah besar data dari otak. Para saintis kini dapat mendengar dan berkomunikasi dengan sebilangan besar sel otak sekaligus.
Walaupun kemajuan ini terbukti berguna dalam diagnosis, rawatan, dan penyelidikan, potensi penuhnya belum dapat direalisasikan. Kelajuan di mana data dapat diproses setelah dikumpulkan masih merupakan halangan besar.
Pemprosesan data dengan cepat menjadi penghambat kemajuan yang dibuat di bidang neurosains lain. Sebagai contoh, jika data dari otak dapat dikumpulkan dan difahami dalam waktu nyata, lompatan besar dapat dilakukan dalam pengendalian senjata robot pada orang yang lumpuh, atau bahkan dalam membantu meramalkan serangan epilepsi yang akan segera terjadi.
Untuk mencapai tujuan ini, lautan data yang luas mesti dianalisis dan dihitung dengan cepat.
Penyelidik di Pusat Penyelidikan Neuronano di Lund University di Sweden telah mengusahakan masalah ini. Mereka telah menemukan kaedah yang berpotensi untuk berkomunikasi dalam masa nyata dengan berjuta-juta sel saraf.
Penemuan mereka baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Neuroinformatik.
Sistem mereka bukan sahaja dapat mendengarkan perbincangan sel-sel otak, tetapi juga dapat menerjemahkannya menjadi output yang bermakna hampir seketika - dalam 25 milisaat. Rahsia kemampuan baru ini adalah format data khusus yang disebut Hierarchical Data Format dan proses yang dikenali sebagai pengekodan bit.
"Mengekodkan isyarat sel saraf terus ke kod bit meningkatkan kapasiti penyimpanan secara dramatik. Namun, keuntungan terbesar adalah kaedah ini membolehkan kita menyimpan maklumat dengan cara yang membuatnya segera tersedia untuk pemproses komputer. "
Jens Schouenborg, seorang profesor neurofisiologi, Pusat Penyelidikan Neuronano
Masa depan neurosains
Martin Garwicz - yang juga seorang profesor neurofisiologi di Pusat Penyelidikan Neuronano - menerangkan bagaimana kaedah mereka berada di hadapan intervensi lain (seperti electroencephalogram, di mana elektrod diletakkan di kulit kepala).
"Bayangkan anda ingin mendengar apa yang dibincangkan oleh 10 orang di bilik sebelah. Sekiranya anda mendengar dengan meletakkan telinga di dinding, anda hanya akan mendengar gumaman, tetapi jika anda meletakkan mikrofon pada setiap orang di dalam bilik, ini akan mengubah kemampuan anda untuk memahami perbualan, ”katanya.
"Dan kemudian," tambah Garwicz, "berfikir tentang dapat mendengarkan satu juta individu, mencari corak dalam apa yang dikomunikasikan, dan bertindak balas dengan serta-merta - itulah yang memungkinkan kaedah baru kita."
Metodologi baru ini membolehkan lalu lintas dua arah: mesej dari sel saraf dapat disusun dan respons dapat dihantar kembali. Teknologi bergantung pada cara lalu lintas diubah menjadi kod bit.
"Manfaat besar dari arsitektur dan format data ini adalah bahawa ia tidak memerlukan terjemahan lebih lanjut, kerana isyarat otak diterjemahkan terus ke dalam kod bit. Ini bermaksud kelebihan yang besar dalam semua komunikasi antara otak dan komputer, terutama mengenai aplikasi klinikal. "
Pengarang kajian utama Bengt Ljungquist
Ke depan, model ini dapat membantu ilmu saraf untuk membuat kemajuan besar. Walaupun antara muka otak-otak dan antara muka otak-komputer telah meningkat dengan pesat dalam beberapa tahun terakhir, mereka sering kali mengalami masalah ketika memproses data.
Sekiranya sistem kod bit berjaya, blok ini dapat dialihkan dari jalan mereka.
