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DARPA finance la recherche de Cerveau-stimulation pour expédier l'étude

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Le Defense Advanced Research Projects Agency fonctionne avec sept universités des États-Unis et éléments de l'Armée de l'Air et de l'armée sur la recherche qui cherche à stimuler le cerveau d'une manière non envahissante d'accélérer l'étude.

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DARPA a annoncé la formation visée de Neuroplasticity, ou le TNT, le programme en mars dernier, et le travail maintenant a commencé sur l'effort de découvrir le plus sûr et la plupart des façons efficaces pour activer un processus naturel appelé « la plasticité synaptique. »

La plasticité est la capacité du cerveau de renforcer ou affaiblir ses connexions neurales pour s'adapter aux changements de l'environnement. Pour le gestionnaire de programmes de TNT Doug Weber, une telle plasticité est au sujet de l'étude.

« Nous parlons de la plasticité neurale, ou comment les neurones, qui sont les unités de travail dans le cerveau, comment leurs changements de fonction au fil du temps car nous nous exerçons sur de nouvelles qualifications, » il a dit pendant une entrevue récente avec des nouvelles de DoD.

Formation visée de Neuroplasticity

La recherche de TNT se concentre sur un genre spécifique d'apprendre la formation cognitive appelée de qualifications. Les gens emploient des qualifications cognitives pour faire des choses comme l'attention de salaire, les informations sur le processus, pour faire plusieurs choses immédiatement, pour détecter et comprendre des modèles, pour se rappeler des instructions, pour organiser l'information et beaucoup plus.

Les chercheurs de TNT essayeront d'identifier les mécanismes physiologiques qui pourraient leur permettre d'augmenter l'étude naturelle en stimulant électriquement les nerfs périphériques -- ceux qui relient des neurones dans le cerveau et la moelle épinière aux organes, à la peau et aux muscles -- pour rendre le cerveau plus adaptatif pendant les points clés dans l'apprentissage, selon une annonce de DARPA au sujet de TNT.

« Les mécanismes étant à la base de cette amélioration ne sont pas bien compris, » Weber a dit, « mais nous croyons que le neurostimulation amplifie le communiqué des neurotransmetteurs telles que l'acétylcholine, la nopépinéphrine et d'autres qui jouent un rôle dans des processus cognitifs de modulation liés à l'étude. »

Il n'y a probablement aucune « balle argentée, » il a ajouté, « mais plutôt il y a des processus multiples impliqués. Ainsi, un but premier de TNT est de taquiner à part les divers mécanismes pour comprendre les liens entre le neurostimulation, la libération de neurotransmetteur, et les changements en résultant de la plasticité. »

Pour activer les nerfs périphériques, les chercheurs compareront la stimulation électrique non envahissante par la peau à une forme envahissante de stimulation -- utilisant un dispositif implanté -- pour voir ce qui est plus efficace.

Mais Weber envisage un dispositif qui peut favoriser la plasticité à l'aide de l'électricité pour stimuler les nerfs périphériques par la peau, DARPA dit.

Le programme commence par la science fondamentale de la plasticité de cerveau et conclura, si la recherche est réussie, avec des procès humains dans les volontaires en bonne santé.

Plasticité de compréhension

Dans la moitié de TNT premier, les chercheurs travailleront à déterminer les mécanismes neuraux qui sont à la base de comment plasticité de cerveau d'influences de stimulation de nerf. Ils essayeront également de découvrir les indicateurs physiologiques que la stimulation d'exposition fonctionne, et identifie et réduit au minimum les effets secondaires, le cas échéant, de la stimulation de nerf, DARPA dit.

Dans du programme la moitié en second lieu, les chercheurs emploieront la technologie de neurostimulation dans différents genres d'exercices d'entraînement pour mesurer des améliorations dans le taux et l'ampleur de l'étude.

En même temps, certaines des équipes de recherche travailleront avec des analystes d'intelligence militaire et des spécialistes en langue étrangère pour comprendre comment elles s'exercent maintenant, ainsi la plate-forme de TNT peut être réglée avec précision pour répondre à leurs besoins.

Par des associations avec le laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air, aile de l'activité humaine de l'Armée de l'Air des États-Unis la 711th et l'institut de recherche d'armée de la médecine environnementale, par exemple, une équipe de recherche chez l'Arizona Université d'État à Tempe évaluera la stimulation de TNT avec deux groupes de volontaires -- une intelligence de étude, surveillance et reconnaissance, et une habilité au tir et une prise de décision de pratique différentes, DARPA indique.

Weber a indiqué que le programme de TNT a fonctionné du début avec des chercheurs du centre d'Université du Maryland pour les études supérieures de la langue, un centre de recherche université-filiale de DoD.

« Nous avons essayé d'apprendre de eux… les approches qu'ils prennent [et] les facteurs ils le considèrent quand ils sont concevants et raffinants des protocoles s'exerçants, » se sont ajoutés.

Missions de sécurité nationale

DARPA approche l'étude de la plasticité synaptique de plusieurs angles pour déterminer s'il y a des manières sûres et responsables d'augmenter l'étude et d'accélérer la formation pour des qualifications concernant des missions de sécurité nationale, Weber a dit, ajouter que le programme de TNT aidera à compenser des nombres de diminution de personnel dans chacun service militaire.

« La force est déjà petite ou se rétrécissante, et nous avons tous ces différents travaux qui doivent être effectués et moins personnes pour les faire, » il avons dit. « Tous ces travaux sont mission critique de leur propre chef, ainsi ayant une force qui est plus adaptative pour relever ces défis toujours changeants va être absolument critique. »

Weber a noté que beaucoup de genres de dispositifs sur le marché maintenant sont conçus pour stimuler le cerveau et les nerfs périphériques.

« Vous pouvez aller en ligne en ce moment et pour l'achat $50 un dispositif qui prétend stimuler votre cerveau pour faire toutes sortes de choses, » il a dit.

De telles sociétés, dit-il, « rendre la technologie disponible sans toute assurance qu'elle est sûre ou même efficace. Ainsi je pense que [le TNT est] faisant un service beaucoup plus noble en se concentrant sur la science sous-jacente ainsi nous connaissons quelque chose au sujet de la capacité que nous créons. »

Équipes de DARPA TNT

Les équipes suivantes explorent différents aspects d'employer la stimulation pour activer la plasticité :

-- Une équipe de l'Arizona Université d'État vise la stimulation de nerf trijumeau pour favoriser la plasticité synaptique dans les systèmes sensorimoteurs et visuels du cerveau. Avec le laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air, aile d'activité humaine de l'Armée de l'Air la 711th, et l'institut de recherche d'armée de la médecine environnementale l'équipe évaluera des protocoles de stimulation de TNT avec un groupe étudiant l'intelligence, la surveillance et la reconnaissance et une habilité au tir et une prise de décision de pratique différentes.

-- Une équipe de Wright State University-Ohio identifiera les marqueurs épigénétiques du neuroplasticity et des indicateurs de la réponse d'une personne à la stimulation vagale de nerf, ou le VNS. Avec l'AFRL et les 711 HPW l'équipe également travaillera avec les stagiaires volontaires d'analyste d'intelligence étudiant la reconnaissance d'objet et de menace pour déterminer l'impact sur la formation de VNS non envahissant.

-- Foyers d'une équipe de Johns Hopkins l'Université-Maryland sur des régions de cerveau impliquées dans la parole et l'audition pour comprendre les effets de la plasticité sur la connaissance des langues. L'équipe comparera l'efficacité d'envahissant contre VNS non envahissant, examinant la capacité des volontaires de distinguer des phonèmes -- bruits qui distinguent un mot des autres -- apprenez les mots et la grammaire, et produisez les bruits uniques utilisés dans quelques langues étrangères.

-- Une université d'équipe de la Floride identifie quel cerveau les voies neurales VNS active. L'équipe également entreprendra des études comportementales chez les rats pour déterminer l'impact de VNS sur la perception, la fonction exécutive, la prise de décision et la navigation spatiale.

-- Une autre université d'équipe de la Floride combinera la représentation et l'optogenetics fluorescents pour examiner le circuity neural qui relie des centres dans le cerveau profond aux régions de prise de décision dans le cortex préfrontal, et optimise des paramètres de VNS dans ces circuits.

-- Une équipe d'Université du Maryland étudie l'impact de VNS sur l'étude de langue étrangère. Ils emploieront l'électroencéphalographie pour examiner les effets de VNS sur la fonction neurale pendant la perception du langage, le vocabulaire et la formation de grammaire.

-- Une université d'équipe de Texas-Dallas identifie des paramètres de stimulation pour maximiser la plasticité, et compare les effets d'envahissant contre la stimulation non envahissante dans les personnes à l'acouphène pendant qu'ils effectuent des tâches de étude complexes telles qu'acquérir une langue étrangère.

-- Une université d'équipe du Wisconsin emploie la représentation optique de pointe, l'électrophysiologie et les techniques de détection neurochimiques chez les modèles animaux pour mesurer l'influence de la stimulation vagale et de nerf trijumeau sur amplifier l'activité neuromodulatory de neurone dans le cerveau.