10 Sci-Fi-Fortschritte in der Geisteswissenschaft

Die meisten Menschen denken nicht täglich an Neurowissenschaften. Die Arbeit von Neurowissenschaftlern ist in der Regel eine obskure, langwierige Forschung, die unser Verständnis des Gehirns und unseres Nervensystems schrittweise verbessert.

Gelegentlich führen ihre Experimente zu Befunden, die sonst nur in Science-Fiction-Romanen vorkommen. Hier sind einige der überraschenderen.

10Erstellen künstlicher Erinnerungen

Ist es möglich, ein völlig falsches Gedächtnis künstlich zu erzeugen, das sich praktisch nicht von einem echten unterscheidet? Ja, wenn Sie einer der Forscher von UC Irvine sind.

In einer Studie an Ratten gelang es diesen Forschern, neue, gezielte Erinnerungen in das Gehirn der Nagetiere aufzunehmen. Sie spielten einen bestimmten Ton, auf den die Ratten reagieren sollten, während sie gleichzeitig Acetylcholin freisetzten - eine Chemikalie, die für die Bildung neuer Erinnerungen verantwortlich ist.

Das Ergebnis? Die Ratten entwickelten die erwartete Antwort auf diesen bestimmten Ton, als sie am Tag nach dem Experiment getestet wurden. Diese neuen Erinnerungen hatten „dieselben Merkmale“ wie ihre natürlich vorkommenden Kollegen. Darüber hinaus wurden die künstlichen Erinnerungen auf lange Sicht erhalten, was beweist, dass es möglich ist, Erinnerungen unter Laborbedingungen dauerhaft zu formen.

Die Forscher hoffen, dass diese Erkenntnisse den Weg für Menschen mit Gedächtnis- und Lernbehinderungen ebnen, möglicherweise durch die Einführung neuer Erinnerungen mit ähnlichen beschleunigten Techniken. Wir sind wahrscheinlich noch weit entfernt von einer Zukunft, in der wir, wie die Protagonisten in, auf Nachfrage neues Wissen erwerben Die Matrix- aber man kann immer träumen.

Oh, und von Träumen sprechen ...

9 Träume manipulieren

Wenn es etwas gibt, was wir über Träume wissen, dann sind sie für jeden einzigartig. Sie sind ein Produkt Ihrer jüngsten Erfahrungen, Emotionen und Gedanken. Sie können nicht einfach jemanden träumen lassen, was auch immer Sie wollen.

Oder kannst du?

Den Wissenschaftlern am MIT gelang es genau das. Sie begannen damit, Ratten zu trainieren, um ein Labyrinth zu betreiben. Die Ratten erhielten zwei verschiedene Tonmerkmale, um ihnen zu helfen, durch das Labyrinth zu navigieren und Leckereien zu finden. Ein Ton würde den Ratten sagen, dass der Leckerbissen zu ihrer Linken war; der andere Ton sagte ihnen, sie sollten sich nach rechts wenden. Ratten lieben Leckerbissen, so lernten sie sehr bald, was die zwei verschiedenen Töne bedeuteten, und reagierten darauf beim Navigieren im Labyrinth entsprechend. Die Forscher zeichneten dann die spezifischen Veränderungen in den Gehirnwellen der Ratten auf, als sie auf die beiden unterschiedlichen Töne reagierten.

Endlich war es Zeit, sich mit den Träumen der Ratten zu beschäftigen. Als die Ratten einschliefen, wurde ihre Gehirnaktivität überwacht, um das zu beweisen. Ja, sie träumten davon, durch das Labyrinth zu rennen. Zu diesem Zeitpunkt versuchten die Forscher, die Träume zu beeinflussen, indem sie die zwei verschiedenen Töne spielten.

Seltsamerweise zeigten die Gehirnscans, dass die Ratten beim Träumen auf die Audio-Signale genauso reagierten wie beim Aufwachen. Dieses Experiment beweist, dass Träume direkt durch externe Trigger geformt werden können. Die Forscher spekulieren sogar, dass es eines Tages möglich sein wird, Träume durch solch ein „Dream Engineering“ zu erfüllen.

8Aufzeichnen von Träumen

Was wäre, wenn Sie Ihre Träume aufnehmen möchten, damit Sie sie später wie einen Film ansehen können? Es stellt sich heraus, dass dies eventuell durchaus möglich ist. Eine Studie von Forschern in Kyoto, Japan, zeigte, dass Gehirn-Scans verwendet werden können, um in Echtzeit eine Darstellung der Träume der Menschen zu erstellen.

In der ersten Phase ihrer Studie schliefen Personen in einem MRI-Scanner, während ihre Gehirnaktivität aufgezeichnet wurde. Sie wurden geweckt und interviewt, was sie während des Träumens gesehen hatten. Dies wurde für jeden der drei Studienteilnehmer rund 200 Mal durchgeführt.

In der zweiten Phase isolierten die Forscher die 20 am häufigsten gesehenen Objekte und fanden dafür Fotos. Sie zeigten den Teilnehmern diese Objekte, während sie die Reaktionen ihrer Gehirne darauf abschätzten, um eine Korrelation herzustellen. Anschließend fügten die Forscher die Fotos und die entsprechenden MRI-Scans in einen Lernalgorithmus ein.

Schließlich wurden die drei Teilnehmer eingeladen, noch einmal im MRI-Scanner zu schlafen. Der intelligente Algorithmus erzeugte inzwischen Bildfolgen, die auf der Gehirnaktivität der Schlafenden basieren. Die Probanden wurden geweckt und nach ihren Träumen gefragt. Am Ende konnte der Algorithmus die Träume mit einer Genauigkeit von etwa 60 Prozent abgleichen.

Dies ist zwar alles andere als perfekt, aber es ist ein erster Schritt, um Träume wirklich aufnehmen zu können. Wir wissen bereits, dass es möglich ist, grobe, aber überraschend fortgeschrittene Filme zu kreieren, die die Aktivität unseres Gehirns darstellen. In Anbetracht dieser japanischen Traumstudie ist es vielleicht nur eine Frage der Zeit, bis wir mit unseren Träumen dasselbe tun können.

7Zellzellentransplantationen

Können Hirntransplantate verwendet werden, um die Gehirnfunktion zu verbessern? Um diese Frage zu beantworten, haben Wissenschaftler des Medical Center der University of Rochester menschliche chimäre Mäuse entwickelt. Das hört sich bedrohlich an, aber es bedeutete einfach, dass diese Mäuse menschliche Astrozyten erhielten - eine bestimmte Art von Gehirnzellen. Den Mäusen wurden 100.000 dieser Astrozyten während ihrer Entwicklung injiziert.

Bemerkenswerterweise hatten diese menschlichen Zellen, als die Mäuse sechs Monate alt waren, die entsprechenden Gehirnzellen der Mäuse im Wesentlichen vollständig ersetzt. Die Forscher haben die Mäuse anschließend zahlreichen Tests unterzogen, um ihr Gedächtnis und ihre Lernfähigkeit zu bewerten. Diese „intelligenten“ Mäuse zeigten in einer Vielzahl von Tests deutlich bessere Ergebnisse als die Kontrollgruppe und zeigten sich im Allgemeinen als schneller beim Lernen.

Der Neurowissenschaftler Bruce Ransom bestätigte die Bedeutung dieser Forschung und sagte: „Es ist ein erstaunliches Ergebnis.Es ist der erste eindeutige Beweis dafür, dass Astrozyten möglicherweise eine der evolutionären Triebkräfte der menschlichen Fähigkeiten waren. “Dieses Zitat ist seltsamerweise verdächtig ohne Kommentar zu den Gefahren der Züchtung hyperintellenter Nagetiere.

6Wachsamkeit verbessern

Wir haben uns alle in Situationen befunden, in denen längere Abschlussprüfungen mit Fokusdenken erforderlich waren, Steuererklärungen eingereicht wurden Herr der Ringe Marathons Wir alle können bezeugen, dass wir irgendwann müde werden und unsere Aufmerksamkeit verlieren. Was wäre, wenn es einen Weg gäbe, uns bei solchen Aktivitäten wachsamer zu machen?

Es gibt, und alles was es braucht, ist Ihr Gehirn mit einem kontrollierten elektrischen Strom zu zappen. In einer Studie wurden die Teilnehmer einer Reihe von Aufmerksamkeitstests unterzogen. Einige Teilnehmer erhielten eine nichtinvasive Hirnstimulation in Form einer "präfrontalen transkraniellen Gleichstromstimulation" (tDCS). Andere erhielten eine Scheinbehandlung. Am Ende waren die Menschen, die tDCS erhielten, fokussierter und über längere Zeiträume wachsam.

Die Studie beweist, dass gezielte Stimulation effektiv eingesetzt werden kann, um die oft ungenutzten Ressourcen des Gehirns besser zu nutzen. Menschen können wachsamer gemacht werden. Die Forscher vermuten, dass diese Methode geeignet ist, um den Leistungsabfall von Arbeitnehmern auszugleichen, die lange Zeit anhaltende Aufmerksamkeit erfordern.

5Bessere Lügner machen

Nicht alle tDCS werden für immer verwendet. Einige Anwendungen der nichtinvasiven Hirnstimulation können auf ein weniger ethisches Streben gerichtet werden: Sie helfen uns, überzeugender zu lügen.

Eine Studie wies 44 Freiwillige an, als Diebe Rollenspiele durchzuführen. Die Teilnehmer mussten vorgeben, Geld zu stehlen, und wurden dann wegen ihrer Missetaten befragt. Diese Befragung wurde mit dem "Guilty Knowledge Test" durchgeführt, einer Variation des Polygraph-Tests.

Durch die Verwendung von tDCS zur Hemmung der Funktion des anterioren präfrontalen Kortex - dem für Täuschung verantwortlichen Teil des Gehirns - konnten die Wissenschaftler bemerkenswerte Verbesserungen der Lügenfähigkeit der Testpersonen auslösen. Menschen, die eine Gehirnstimulation erhielten, kamen schneller zu Lügen, wenn auch nicht wahrheitsgetreu. Vielleicht noch interessanter war, dass sich diese Teilnehmer auch weniger schuldbewusst fühlten als die Kontrollgruppe.

Dies zeigt an, dass es möglich ist, die Fähigkeit einer Person zu verbessern, nach Belieben zu lügen, falls dies erforderlich ist. Denken Sie an die vielen Fachleute, die von dieser Art verbesserter Lügefähigkeit profitieren könnten: Spione, verdeckte Polizisten, gefangene Soldaten und Wahlkampfpolitiker.

4Brain-Boosting-Musik

Es ist allgemein bekannt, dass Musik einen messbaren Einfluss auf unsere Stimmung und unsere Wahrnehmung der Welt hat. Sie können sich wahrscheinlich leicht an eine Zeit erinnern, als ein besonders trauriges Lied Sie melancholisch gemacht hat, oder umgekehrt, einen fröhlichen Track, der Sie zum Lachen und Tanzen veranlassen wollte.

Es stellt sich heraus, dass nicht nur unsere Emotionen von einer guten Portion guter Musik profitieren können. Unsere kognitiven Fähigkeiten können auch durch das Hören bestimmter Noten beeinflusst werden. Bei Untersuchungen der Universität Northumbria in Großbritannien wurde ein Test durchgeführt, bei dem die mentale Konzentration gemessen wurde. Die Teilnehmer mussten nach einem grünen Quadrat Ausschau halten, um auf einem Computerbildschirm auftauchen zu können, und dabei die Leertaste drücken, während andere Farben und Formen ignoriert wurden.

Einige Teilnehmer taten dies schweigend; andere hörten verschiedenen Bewegungen von Vivaldi zu Die vier Jahreszeiten konzerte Das optimistischere „Spring“ -Konzert führte zu der besten durchschnittlichen Antwortzeit von 393,8 Millisekunden. der langsame „Herbst“ erhöhte die Reaktionszeit der Menschen auf 413,3 Millisekunden, verglichen mit den 408,1 Millisekunden für diejenigen, die überhaupt keine Musik hörten.

Eine andere Studie zeigte, dass Musik den Menschen helfen kann, sich an autobiographische Erinnerungen nach einer „erworbenen Hirnverletzung“ zu erinnern. Es scheint also, dass sorgfältig ausgewählte Musik eine entscheidende Rolle bei der Steigerung der kognitiven Fähigkeiten, der Aufmerksamkeit und des Gedächtnisses der Menschen spielen kann.

3prothetisches Gehirn

Inzwischen ist die Wissenschaft weit genug fortgeschritten, um die meisten Teile unseres Körpers zu ersetzen. Wir haben prothetische Arme und Beinprothesen und scheinen kurz davor zu sein, funktionierende Augenprothesen herzustellen. Das Gehirn ist jedoch viel komplexer als ein Gliedmaßen. Die Herstellung einer Gehirnprothese ist alles andere als einfach, und wir sind noch weit davon entfernt, einen voll funktionsfähigen Gehirnersatz herzustellen. Trotzdem machen wir mit dieser so genannten „neuralen Prothese“, die nach einer traumatischen Kopfverletzung die Gehirnfunktion wieder herstellt, deutliche Fortschritte.

In einer Machbarkeitsstudie stoppten Wissenschaftler die Kommunikation zwischen Gehirnbereichen einer Ratte und simulierten eine traumatische Hirnverletzung. Die 16 Ratten der Studie verloren fast alle Funktionen in ihren Vorderläufen. Einige wurden nicht behandelt; andere bekamen ein Gerät, das verschiedene Bereiche des Gehirns zufällig stimulierte. Eine dritte Gruppe von Ratten wurde mit der Nervenprothese ausgestattet, die eine Brücke zwischen den beiden getrennten Bereichen des Gehirns bildete.

Die Ergebnisse waren überzeugend. Nach zwei Wochen hatte die Gruppe der neuralen Prothesen die Hirnfunktion so wiederhergestellt, dass "ihre Bewegungen von ihrem Verhalten vor ihrer Hirnverletzung nicht unterschieden werden konnten". Die implantierte Schnittstelle zwischen Gehirn und Maschine und Gehirn erlaubte im Wesentlichen, dass die beiden getrennten Bereiche des Gehirns richtig waren wieder miteinander kommunizieren. Die Forscher hoffen, dass diese Studie zur Schaffung einer ähnlichen Prothese zur Behandlung von Hirnverletzungen und Schlaganfällen beim Menschen führt. Zusammengenommen betreffen diese Arten von Verletzungen - allein in den USA - fast drei Millionen Menschen.

2Hacking Brains für den Zugriff auf sensible Daten

Jeder weiß, dass unsere digitalen Geräte anfällig für Hackerangriffe sind.Technisch versierte Leute können relativ leicht auf Ihre Kreditkarteninformationen und PIN-Codes zugreifen, insbesondere wenn die meisten Ihrer Passwörter wortwörtlich „Passwort“ sind. Der beste Weg, um vertrauliche Daten geheim zu halten, ist die sichere Aufbewahrung in der unaushackbaren Festung Ihres Gehirns . Auf diese Weise konnte niemand Zugang zu den Informationen erhalten, richtig?

Nicht ganz. Auf der USENIX Security Conference 2012 haben Forscher gezeigt, wie Informationen mit einfachen, handelsüblichen Geräten leichter extrahiert werden können. Für ihre Demonstration benutzten sie eine relativ preiswerte, leicht zugängliche Gehirn-Computer-Schnittstelle (BCI) und ein eigenes Gedankenlesungsprogramm. Die Teilnehmer wurden analysiert, ohne dass ihnen explizit gesagt wurde, dass ihr Gehirn dabei „gehackt“ würde.

Durch das Lesen der Signale der Elektroenzephalographie (EEG), die von den Gehirnen der Probanden erzeugt wurden, konnten die Forscher nachweisen, dass der Zugang zu privaten PIN-Codes, Kreditkartendaten usw. mithilfe von Consumer-BCI-Geräten messbar vereinfacht werden kann. Während solche Informationen nicht vollständig transparent gemacht werden, verringert sich die Entropie der privaten Informationen im Vergleich zu zufälligen Schätzangriffen im Durchschnitt um etwa 15 bis 40 Prozent, wenn BCI verwendet wird.

1Mind Control

So kurios die oben genannten Studien auch sind, vielleicht kommt keine von ihnen dem Bereich der Science-Fiction so nahe wie die Gedankenkontrolle - eine der am meisten erforschten „Was wäre wenns“ in vielen Filmen und Büchern. Während die wahre Gedankenkontrolle nicht genau am Horizont liegt, haben einige kürzlich durchgeführte Studien zu außergewöhnlichen Ergebnissen geführt.

In einer Studie der Harvard Medical School konnten Menschen die Bewegungen eines Rattenschwanzes direkt mit den Gedanken steuern. Menschen wurden mit einem BCI-Gerät ausgestattet, das ihre Gedanken in Computerbefehle umwandelte. Die Ratten wiederum wurden mit einem Computer-zu-Gehirn-Interface ausgestattet, das fokussierten Ultraschall verwendete, um ihr Gehirn zu stimulieren.

Als Ergebnis öffnete sich eine Verbindung zwischen Mensch und Ratte, wodurch der Mensch die Schwänze der Ratten nach Belieben fernsteuern konnte. Die Studie hatte eine erstaunliche Erfolgsrate von 94 Prozent bei sechs verschiedenen Menschen und sechs verschiedenen Ratten. Bemerkenswerterweise war die etablierte Gehirn-zu-Gehirn-Verbindung vollständig nichtinvasiv und erforderte keine komplexen chirurgischen Eingriffe.

Wenn Sie das für beeindruckend halten, warten Sie, bis wir Ihnen von einer kürzlich durchgeführten Studie an der University of Washington berichten. In dieser Studie wurde eine ähnliche Kommunikation von Gehirn zu Gehirn verwendet, mit einem bemerkenswerten Unterschied: Beide Personen waren Menschen.

Zwei Forscher befanden sich in verschiedenen Teilen des Universitätsgeländes. Einer trug eine Kappe, die seine Gedanken in elektrische Signale umwandelte, während sein Kollege eine trug, die seinem Gehirn die Möglichkeit gab, magnetische Signale zu empfangen. Der erste Forscher musste ein Computerspiel spielen, bei dem er eine Kanone auf verschiedene Ziele abfeuerte. Der Fang? Er musste dies ohne seine Hände tun. Stattdessen musste er sich vorstellen, die Kanone in seinem Kopf abzufeuern, was dazu führte, dass sein Kollege im richtigen Moment das eigentliche Tastendruck ausführte.

Die Studie war ein Erfolg. Die Forscher weisen schnell darauf hin, dass dieses Experiment in seinem Aufbau ziemlich grundlegend ist, sie halten es jedoch für einen ersten vorsichtigen Schritt hin zu komplizierteren Anwendungen. In einigen Jahren sehen wir möglicherweise zahlreiche soziale Anwendungen für eine solche direkte Gedankenkontrolle. Dies kann alles umfassen, von Menschen mit Behinderungen besser kommunizieren zu lassen und jemandem zu helfen, ein Flugzeug zu landen.

Fürs Erste ist das Spekulation. Noch eine Sache ist Sicher: Neurowissenschaften sind ein zunehmend spannender Forschungsbereich, der sicherlich mehr futuristische Entwicklungen für uns bereithält.