Ilmuwan membaca pikiran untuk memahami bagaimana menggunakan alat untuk mengontrol otak manusia

Area visual otak manusia, sebaiknya diaktifkan untuk melihat gambar tangan dan instrumen, diwakili oleh kotak. Kredit: Neurolab, Universitas East Anglia

Para peneliti di University of East Anglia telah membuat penemuan luar biasa tentang bagaimana otak kita mengontrol tangan kita.

Mereka menggunakan data MRI untuk mempelajari bagian otak mana yang digunakan saat memegang instrumen seperti pisau.

Mereka membaca sinyal dari area tertentu di otak dan mencoba membedakan kapan partisipan menggunakan alat yang cocok untuk digunakan.

Manusia telah menggunakan alat selama jutaan tahun, tetapi penelitian ini adalah yang pertama menunjukkan bahwa tindakan seperti memegang pisau pada gagang pemotongnya diwakili oleh area otak yang juga merupakan gambar tangan manusia, “alat” utama kami berinteraksi dengan dunia..

Studi ini dapat membuka jalan bagi pengembangan neuroprostetik generasi berikutnya – prostesis anggota tubuh yang memasuki pusat kendali otak, dan membantu merehabilitasi orang yang kehilangan fungsi anggota tubuh karena cedera otak.

Penelitian ini dipimpin oleh UEA dan dilakukan di Rumah Sakit Universitas Norfolk dan Norwich.

Pemindai MRI khusus

Tim menggunakan pemindai MRI untuk mengumpulkan data pada gambar otak saat peserta berinteraksi dengan objek 3D. Mereka menggunakan data ini untuk mempelajari bagian otak mana yang digunakan saat menangani alat seperti pisau. Kredit: Universitas East Anglia

Peneliti utama Dr Stephanie Rossitt dari UEA School of Psychology mengatakan: “Munculnya perkakas tangan menandai awal dari keretakan besar antara manusia dan kerabat terdekat kita dan dianggap sebagai ciri khas spesies kita. Temuan kami dapat menjelaskan area otak yang telah berevolusi secara khusus pada manusia. “

“Kami tahu bahwa melihat gambar instrumen mengaktifkan wilayah otak yang berbeda ketika kami melihat jenis objek lain, seperti kursi.

“Hingga saat ini, otak telah menganjurkan membagi informasi visual dengan cara ini untuk mengoptimalkan pemrosesan tindakan yang berhubungan dengan instrumen. Tetapi bagaimana otak manusia mengontrol tangan kita untuk menangkap objek 3D dengan benar sebagai alat tidak dipahami dengan baik.

“Kami ingin menguji apakah otak manusia secara otomatis memproses objek 3D dalam hal bagaimana kami melihatnya untuk digunakan. Dan kami secara khusus ingin mengetahui apakah kami dapat menggunakan sinyal dari bagian tertentu di otak untuk mengetahui apakah orang-orang menangani perkakas dengan benar, seperti memegang pisau pada gagangnya daripada bilahnya. “

Tim menggunakan pemindai MRI untuk mengumpulkan data pada gambar otak saat peserta berinteraksi dengan objek 3D.

Dr Rossit berkata: “Ini benar-benar menantang karena ruang di dalam pemindai sangat kecil dan para peserta harus benar-benar diam.

“Itulah mengapa kami menggunakan setelan” tindakan aktual “satu-satunya untuk mewakili alat 3D dan objek lainnya.

“Peserta kami berbaring di kegelapan, di atas tempat tidur yang dibuat khusus dengan meja berputar yang dipasang di atas pinggang mereka sehingga kami bisa menunjukkan objek 3D dan mereka bisa menangkapnya.

“Kami merancang dan mencetak peralatan dapur sehari-hari 3D dari bahan non-magnet sehingga aman untuk MRI, seperti pisau plastik, pisau pizza, dan sendok, dan kelompok lain yang dicetak dalam strip 3D untuk mewakili objek yang bukan peralatan. kami digunakan sebagai objek kontrol. “

Dr. Ethan Knights, seorang mahasiswa PhD dengan Dr. Rossit, mengoordinasikan pengumpulan data dan memindai otak dari 20 sukarelawan di Rumah Sakit Universitas Norfolk dan Norwich. Pada sesi pertama, peserta diminta untuk menangkap alat 3D dan bilah 3D dengan benar atau salah menggunakan pengaturan khusus “aksi nyata”.

Peserta yang sama kembali ke pemindai untuk sesi kedua, di mana mereka hanya melihat foto alat dan tangan.

Dr Fraser Smith, juga dari UEA School of Psychology, mengatakan: “Kami mempelajari aktivitas otak saat peserta melihat gambar instrumen dan tangan untuk mengidentifikasi bagian otak mana yang menampilkan gambar otak tangan.

“Kami kemudian menggunakan pembelajaran mesin yang canggih untuk melihat apakah kami dapat memprediksi apakah orang benar-benar mengambil alat dengan pegangannya atau tidak. Ini sangat penting, karena pengetahuan untuk tidak menangkap benda, seperti pisau, karena bilahnya sangat penting untuk keberhasilan penggunaan alat.

Dr Rossitt berkata: “Bertentangan dengan apa yang kebanyakan ilmuwan pikirkan, kami dapat memprediksi apakah sebuah instrumen ditangkap dengan benar oleh sinyal dari area otak yang merespons penglihatan foto tangan, bukan dari area visual yang merespons tampilan foto alat. .

Yang penting, sinyal dari area visual tangan hanya dapat digunakan untuk memprediksi tindakan tangan dengan alat, tetapi tidak dapat memprediksi tindakan yang cocok dengan objek kontrol pita 3D.

“Ini menunjukkan bahwa area visual tangan secara khusus disetel untuk pengoperasian alat.

“Penemuan kami mengubah pemahaman dasar kami tentang bagaimana otak mengontrol tangan kami dan dapat memiliki konsekuensi penting bagi kesehatan dan masyarakat.

Misalnya, ini dapat membantu mengembangkan perangkat atau rehabilitasi yang lebih baik bagi orang yang kehilangan fungsi anggota tubuh karena cedera otak. Dan bahkan bisa memungkinkan orang tanpa anggota tubuh untuk mengontrol prostetik dengan pikiran mereka.

“Potensi antarmuka dan prostesis bertenaga otak sangat menarik,” tambahnya.

Referensi: “Wilayah visual selektif secara manual menunjukkan cara memahami alat 3D: Menguraikan kode otak selama tindakan nyata” 10 Mei 2021, Jurnal Neurologi.
DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.0083-21.2021

Studi ini didanai oleh BIAL Foundation.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.