Часть 1: Действия для понимания
Это очень большое десятилетие для нейронных интерфейсов — они, наконец, выпрыгивают из научной фантастики и привлекают внимание публики. Какая захватывающая новая технология!
Оказывается, мы разрабатываем и используем нейроинтерфейсы уже более 50 лет, часто для восстановления функций у тяжелобольных пациентов. Несмотря на то, что они могут быть удивительно эффективными, мы не совсем понимаем, почему они работают, когда они работают.
Возможность управлять сложной системой без полного понимания отдельных ее частей — это очень инженерная задача. Нейроинженерия дает нам наиболее интересный подход к балансу технологических инноваций с научным пониманием мозга.
Давайте поговорим о том, что делает нейроинженерию уникальной областью изучения мозга.
Изучаем мозг
Нам всем нужно научное понимание мозга: построение механистической теории того, как работает мозг (активность мозга), как это связано с функциями мозга (поведение) посредством анализ прямых наблюдений (записи).
Другими словами, нам нужна согласующаяся с данными модель мозга и поведения, которое он генерирует.
Нейронаука — один из способов построить это понимание. В неврологии записи хорошо контролируемых экспериментов анализируются, чтобы получить точное представление об активности мозга. Получив точное представление, мы постепенно связываем его с поведением. Пока записи идеальны, мы получаем узкую модель того, как активность мозга связана с поведением.
Лучше позаботимся о том, чтобы записи были идеальными! Главное — хорошие эксперименты.
Нейроинженерия — это совсем другой путь. В нейроинженерии цель часто состоит в том, чтобы достичь реальной цели путем создания устройства, которое перенаправляет активность мозга. Записи, даже беспорядочные, используются для построения моделей декодирования; математические модели, которые переводятся из «нейронного кода» в поведение, которое нас волнует. Затем эта модель декодирования может служить математической аппроксимацией того, что делает мозг — с множеством оговорок.
Мы итеративно наращиваем наше понимание с помощью прогнозирующих действий.
Конечно, и нейроинженерия, и нейробиология должны работать вместе, чтобы мы могли получить наиболее точное представление о том, как работает мозг. Мы все еще пытаемся понять, как это сделать, учитывая их очень разные подходы к построению понимания.
Как они танцуют вместе
Нейроинженерия ставит во главу угла прорывы в полезности (полезность), достигая сложной цели, которой раньше не удавалось. Будь то признанная неврология, эвристика, интуиция или чистая удача — все может сыграть важную роль в построении интервенций для сложных систем.
Что держит все это под контролем, так это математическая строгость. Математика — это окончательный контроль и баланс, и переключение между улучшением полезности и улучшением понимания обеспечивает быстрый темп.
Важно отметить, что нейроинженерия развивается быстро, потому что для достижения своей цели она опирается в первую очередь на решение проблем, а не на научный метод — сначала заставить это работать. Поскольку цель является якорем, поощряются новые и новаторские методы.
Неврология часто обращается к успешным нейроинженерным технологиям и пытается объяснить их с помощью устоявшихся, подтвержденных литературой методов и результатов (понимание). Хорошими примерами этого являются все более заметные технологии, такие как интерфейсы мозг-компьютер (BCI) и глубокая стимуляция мозга (DBS) .
Эта литературная строгость говорит о том, что большие скачки от опубликованного понимания не только нежелательны, но и являются плохой наукой. Таким образом, предыдущие публикации служат проверкой результатов.
В результате нейронаука обычно движется медленно и строго, чтобы понять все части мозга. Он, как правило, не находится на переднем крае реальной нейробиологии, но играет важную роль в «проверке работы».
Краткое содержание
Нейроинженерия — это захватывающая область, которая занимается созданием устройств и вмешательств при заболеваниях нервной системы, включая мозг, хотя мы на самом деле не понимаем устройства илимозг.
Сосредоточив внимание на действиях в реальном мире, нейроинженерия дает нам баланс между полезными вещами и потенциально полезными моделями мозга.
