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Des scientifiques manipulent les ondes cérébrales de singes additionnés de cocaïne pour améliorer la prise de décision

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En stimulant l'activité neuronale à l'aide d'électrodes, les chercheurs ont renforcé les facultés mentales des singes rhésus sous l'influence de la cocaïne. Image via Wikimedia Commons / JM Garg

Au cours de la dernière année, nous avons assisté à l’invention de prothèses de membres, d’oreilles et de yeux de plus en plus sophistiqués, idées et inventions qui semblaient autrefois si fantaisistes qu’elles appartenaient au domaine de la science fiction. À présent, une équipe de scientifiques de la Wake Forest University, en Caroline du Nord, va encore plus loin dans le développement d'une prothèse pour l'organe le plus complexe de tous: l'esprit.

Comme le révèle un article publié aujourd'hui dans le Journal of Neural Engineering, les chercheurs ont créé un moyen de manipuler l'activité neuronale des singes rhésus pour les aider à prendre une décision lorsque leurs capacités cognitives étaient altérées du fait de l'administration de cocaïne. Les scientifiques disent que leurs recherches pourraient un jour apporter une nouvelle façon d'aider les personnes ayant une capacité cognitive réduite à la maladie ou à une blessure.

Pour établir une base de référence pour les capacités de prise de décision des singes, les chercheurs leur ont appris à exécuter une tâche d'appariement simple sur un ordinateur. Lorsque chacun des cinq singes utilisés dans l'étude a examiné un écran d'ordinateur, une seule image clipart leur a été montrée, puis l'écran est devenu blanc pendant une minute ou deux. Ensuite, l'image originale est revenue, avec une à sept autres images.

En même temps, la position des bras des singes sur le comptoir devant l'ordinateur était suivie par une caméra détectant les rayons ultraviolets, qui rebondissait sur un réflecteur spécial fixé à l'arrière des mains des singes. La position de leurs mains, telle que détectée par l'appareil photo, a été numérisée et introduite dans l'ordinateur. Ainsi, lorsqu'ils ont déplacé leurs mains, un curseur sur l'écran de l'ordinateur s'est déplacé, comme s'ils tenaient une souris.

Lorsque les images sont revenues sur l'écran de l'ordinateur après l'intervalle vide, si les singes déplaçaient le curseur sur l'image d'origine, elles étaient récompensées par une goutte de jus via un leurre situé près de leur bouche. Au cours de plusieurs mois, chaque singe a maîtrisé la tâche et s'est entraîné jusqu'à ce qu'il soit en mesure de sélectionner la bonne image dans 40 à 75% du temps, en fonction du nombre de photos affichées.

Pendant qu'ils faisaient l'appariement, les chercheurs surveillaient de près les schémas neuronaux des singes avec des cylindres d'enregistrement implantés dans le cortex préfrontal de l'animal, une zone du cerveau connue pour être active lors des tâches de prise de décision. Les scientifiques ont découvert que les mêmes modèles d'activité neuronale se produisaient de manière fiable dans cette zone chaque fois que les singes terminaient la tâche avec succès et moins fréquemment lorsque les singes choisissaient une mauvaise image.

Ensuite, les choses sont devenues intéressantes: pendant que les singes regardaient les images et buvaient du jus, les chercheurs se sont injectés subrepticement de la cocaïne à chacune d’elles. Parce que la drogue est connue pour perturber le type de concentration continue et les aptitudes à la décision nécessaires pour que la tâche de rapprochement sur ordinateur soit correcte, les taux de réussite des singes ont diminué de manière prévisible, et ils ont pris la bonne image 13 fois moins souvent qu'avant l'administration de cocaïne. .

Lorsque les chercheurs ont utilisé les électrodes qu'ils avaient précédemment implantées dans le cerveau des singes - situés à des emplacements précis à l'intérieur du cortex préfrontal qui tiraient de manière fiable lorsqu'ils correspondaient correctement à l'image - pour déclencher ultérieurement ces neurones, en reproduisant les schémas de déclenchement, les résultats étaient dramatiques.

"Le dispositif prothétique est comme" actionner un commutateur "pour activer une décision en temps réel", a déclaré Sam Deadwyler, professeur de physiologie et de pharmacologie à Wake Forest et l'un des auteurs de l'étude. Sous l'influence de la cocaïne, la prothèse a été restaurée et même améliorée par rapport à la ligne de base, les singes sélectionnant l'image correcte 10% plus souvent qu'auparavant.

"Sur la base des résultats de cette étude, nous espérons développer à l'avenir une neuroprothèse implantable qui pourrait aider les gens à se remettre de déficiences cognitives dues à des lésions cérébrales", a déclaré Robert E. Hampson, professeur principal à Wake Forest, l'auteur principal de l'étude.

Il est toutefois concevable que la tentation d'une prothèse neurale soit suffisamment forte pour attirer un jour un public différent - au lieu de ceux qui ont subi un accident vasculaire cérébral ou une lésion, ceux-ci recherchent simplement un avantage concurrentiel. Cela peut sembler farfelu, mais à l'ère des médicaments «neuro-changeants» et de la chirurgie plastique, le concept de prothèse neurale ne peut pas être déterminé.

Des scientifiques manipulent les ondes cérébrales de singes additionnés de cocaïne pour améliorer la prise de décision