כאשר פעילות חשמלית עוברת על פני המוח, היא נעה כמו אדוות על בריכה. כעת ניתן לראות את תנועתם של "גלי מוח" אלה, שנצפו לראשונה בשנות העשרים, בצורה ברורה מתמיד בזכות מכשירים וטכניקות שנוצרו על ידי צוות בהובלת סטנפורד.
הטכנולוגיה, המתוארת בכתב העת תָאכולל שני מכשירים אופטיים רגישים במיוחד שיכולים לאתר אותות של חלבונים מהונדסים גנטית, המכונה "אינדיקטורים מתח", וחושפת פעילות גל מוח עצבית בעכברים. בעודו מוגבל לחיות מחקר, ההתקדמות כבר הראתה את הפוטנציאל שלה. בעזרת מכשירים אלה גילו החוקרים שלושה סוגים חדשים של גלי מוח הנעים בדרכים שמעולם לא נצפו בעבר.
אנו מקבלים השקפה רחבה מאוד של גלים המתפשטים במוח, "אמר מארק ג'יי שניצר, סופר בכיר ופרופסור לביולוגיה ופיזיקה יישומית בבית הספר למדעי הרוח והמדעים של סטנפורד.
אנו יכולים להסתכל על אזורי מוח מרובים בבת אחת ולראות את גלי המוח גורסים על פני קליפת המוח, שכבת הרקמה החיצונית ביותר של המוח, עם ספציפיות מסוג תאים. "
מארק ג'יי שניצר, סופר בכיר ופרופסור, אוניברסיטת סטנפורד
בניגוד לאלקטרודות, המשתמשות בחשמל כדי לאתר כתמים פרטניים של פעילות מוחית, המכשירים שפותחו על ידי הצוות של שניצר משתמשים באופטיקה, טכנולוגיה מבוססת אור, כדי לגלות גלי מוח בזמן שהם נוסעים בזמן אמת. הם יכולים גם להתמקד בגלים הקשורים לסוגי נוירון ספציפיים אחד או שניים.
מדענים מנסים להבין גלי מוח מאז שזוהו לראשונה בבני אדם לפני למעלה ממאה שנה על ידי הרופא הגרמני הנס ברגר, שהשתמש באלקטרודות בגרסה מוקדמת של EEG (אלקטרואנספלוגרפיה).
החוקרים יודעים כעת כי חריגות בגלים אלה קשורות לצורות שונות של מחלות, כולל פרקינסון, אלצהיימר, אפילפסיה וסכיזופרניה. זה נותר מאתגר להבחין באילו סוגי נוירונים נוהגים באילו סוגים של גלים.
פיתוח אחרון זה יכול לעזור לפתור את הנושא הזה. זה נובע ממעל עשור של עבודה על טכניקות אופטיות שנקראו טמפו שדווחו לראשונה במאמר 2016 על ידי צוות כולל שניצר, שהוא גם פרופסור לנוירוכירורגיה בבית הספר לרפואה של סטנפורד, ומייקל ז. לין, פרופסור לנוירוביולוגיה ובביו -הנדסה בבית הספר לרפואה. לין הוא גם מחבר משותף למחקר הנוכחי.
במחקר זה, החוקרים הדגימו את השימוש בשני מכשירי טמפו חדשים המשלימים זה את זה: חיישן סיב אופטי שרגיש פי עשרה מגרסאות קודמות ויכול לעקוב אחר הפעילות החשמלית במוח העכברים בזמן שהם עוברים על פעילויותיהם הרגילות; ומזוסקופ אופטי שיכול לספק דימוי מוחי ברוחב 8 מ"מ ולהראות פעילות עצבית ברוב הניאו-קורט-עכבר, שכבת המוח האחראית לתפקודים ברמה גבוהה כמו תפיסה וקוגניציה.
בעזרת טכנולוגיה זו, החוקרים הצליחו לראות כמה גלים שמעולם לא נרשמו, כולל שני סוגים של גלי תדר בגלי בטא-גבוהים יותר הקשורים לפעילות נפשית ערנית-הנסיעות בזוויות ישרות זו מזו.
הם גם גילו גל תטא-גל תדר נמוך יותר הקשור לעיבוד זיכרון-שנסע לא רק בכיוון אחד, כפי שהיה ידוע בעבר, אלא גם לאחור.
אמנם עדיין לא ידוע על מה גל כיווני חדש זה עשוי להצביע על כך, אולם תיאוריה אחת היא שגל התטא עשוי להיות "פרופוגיג 'אחורי", בדומה למנגנון למידה המשמש את מודלים של בינה מלאכותית.
"נראה שלמוח יש שעון פנימי המסנכרן פעילות עצבית, אך גלים נוסעים אלה עשויים גם לארגן מחדש באופן פעיל מעגלים עצביים על פני מרחקים גדולים, מעבר לחיבורים מקומיים בלבד", אמר הסופר המוביל השו רדוסלב כרפביץ ', מנהל ההנדסה במעבדה של שניצר. "זה יכול למלא תפקיד חשוב בדגמי AI בהשראת ביו."
יש לעשות מחקר נוסף כדי להבין את ההשלכות של ממצאים אלה, אך ככל הנראה הטכנולוגיה החדשה תפתח דרכים רבות למדעי המוח וכן פיתוח אינטליגנציה מלאכותית.
מדען המחקר סיימון חזיזה, מחבר המחקר, אמר כי "יש הרבה יישומים חשובים מאוד בתחום מדעי המוח להבנת פתולוגיה ודינמיקה שונה במוח. "אנחנו פשוט מגרדים את פני השטח."
