Maggio 16, 2022

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I caschi degli astronauti usciti dalla fantascienza possono decodificare i nostri cervelli in microgravità

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Gli astronauti dell’Ax-1 avranno a bordo dell’attrezzatura di fantascienza.

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Presto, quattro coraggiosi umani ascenderanno nello spazio. Per 10 giorni chiameranno Stazione Spaziale Internazionale casa come parte di Assioma 1. missioneUn tentativo pionieristico di portare il primo equipaggio tutto privato nel laboratorio spaziale.

Il giorno del decollo, ora previsto per il 3 aprile, vedremo il Kennedy Space Center della NASA guidare con entusiasmo la squadra attraverso lo storico conto alla rovescia, ma dietro le quinte, un quadruplo sconosciuto biologico Anche i centri di controllo saranno in allerta.

Il cervello degli astronauti esploderà, lasciandoli convinti di un’estenuante spedizione nel futuro. Quindi, una volta fuori dall’atmosfera terrestre, quegli organi vitali dovranno continuare a funzionare in condizioni di microgravità, che è nota per alterare il tessuto cerebrale.

Avvio della neuroscienza israeliana spazio cerebrale Determinato a catturare tutti i dettagli brillanti e intelligenti di questa drastica trasformazione.

“Ogni organo nello spazio – massa corporea, temperatura, frequenza cardiaca – tutto viene misurato, tranne questo organo”, mi ha detto tramite Zoom Yair Levy, co-fondatore e CEO di Brain.space. “Vedremo se riusciamo a determinare se il cervello si adatta a un nuovo equilibrio nello spazio”.

Brain.space manderà in orbita un casco speciale con i membri del volo Larry Connor, Michael Lopez Allegria, Mark Pathy e Eitan Stipe Sulla capsula SpaceX Crew Dragon dell’Ax-1.

È progettato per estrarre dati sull’attività cerebrale quasi in tempo reale. (Ricorda anche innegabilmente le antiche armature da combattimento, con l’eccezione di un gran numero di sensori elettrici che rivestono l’interno in modo uniforme.)

Ecco come apparirà.

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L’equipaggio dell’Ax-1 condurrà test cognitivi con casco prima, durante e dopo il decollo. Una volta completati, i loro dati cerebrali saranno disponibili per lo studio di tutti i ricercatori. Ciò significa che gli esperti di tutto il mondo possono trarre vantaggio da questa evidenza empirica e iniziare a decifrare come si trasforma il cervello umano di fronte ai pericoli della microgravità.

Al momento, non sappiamo bene la risposta a questa domanda.

“Ci sono due grandi misteri dell’umanità”, ha detto Levy. “Uno è lo spazio, l’altro è la mente.”

Cervelli umani nel vuoto

Sebbene gli scienziati abbiano finora accumulato molti dati su come la microgravità colpisce il corpo umano, la maggior parte delle informazioni è limitata ad aspetti come la scarsa massa muscolare o la perdita di densità ossea.

Non abbiamo abbastanza dati sul cervello umano – e questo può essere un problema per i nostri sogni ad occhi spalancati per scavare nell’universo.

Se vogliamo stare al sicuro regole della lunaE il Abitano gli insediamenti di Marte o anche Trova risorse sugli asteroidiDobbiamo capire come le nostre menti si accumuleranno contro gli ambienti difficili dello spazio.

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Illustrazione di un concetto di base lunare del 1969.

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Revisione 2021 Pubblicato sulla rivista Naturead esempio, afferma che, sebbene sappiamo che le alterazioni dinamiche dei fluidi nello spazio e l’assenza di gravità colpiscono il sistema nervoso centrale del nostro corpo, o il centro di elaborazione del cervello, “gli effetti del volo spaziale a lungo termine su [central nervous system] L’impatto risultante sulla salute dell’equipaggio e sulle prestazioni operative rimane in gran parte sconosciuto”.

Levy ha spiegato: “Quello che sappiamo dalle prove è che le scansioni MRI degli astronauti dopo missioni a lungo termine – per un periodo di mesi – indicano cambiamenti anatomici. Ma in realtà, c’è una completa mancanza di conoscenza su ciò che accade al cervello durante una vera e propria missione spaziale.”.

Nel corso degli anni, gli scienziati hanno imparato parecchio su come il nostro cervello cambia con la microgravità. Anche se, per trovare informazioni dettagliate, di solito dovevano innovare con le loro esperienze. Alcuni hanno simulato l’assenza di gravità sulla Terra per vedere come cervelli volontari È stato modificato e altri lo hanno implementato Esperimenti di microgravità sui topi. Ma nessuno di questi angoli fornisce la prova della cosa reale. C’è una lacuna nella ricerca, e una che potrebbe essere persistita, dice Levy, perché le apparecchiature per la scansione del cervello attualmente non sono abbastanza portatili o facili da maneggiare.

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Ecco come potrebbe apparire un EEG clinico standard.

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La risonanza magnetica, o risonanza magnetica, ad esempio, utilizza campi magnetici e onde radio per generare immagini dettagliate del cervello… ma sono troppo grandi per essere lanciate nello spazio. I sensori dell’elettroencefalogramma, o sensori EEG, sono molto più piccoli, ma hanno le loro sfide.

“Misura l’attività cerebrale con un campo elettrico generato dai neuroni”, ha detto Levy, ma “questo processo dipende davvero dall’esperienza dell’operatore e la qualità del segnale è molto scarsa”. Pertanto, può essere difficile per gli astronauti, la maggior parte dei quali non sono medici, lavorare sull’EEG e inviare facilmente informazioni cerebrali fino alla Terra.

È qui che entra in gioco la nuova tecnologia Brain.space. È come un EEG, ma è facile da usare.

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Le setole dello spazzolino da denti, un computer e un chip sono tutti componenti chiave di quello che Levi chiama “il dispositivo EEG più efficiente, economico e facile da usare al mondo”, noto anche come la piattaforma di raccolta dati del casco Brain.space.

Levy dice che tre dei quattro astronauti sull’Ax-1 si alterneranno indossando il casco fantascientifico, che contiene 460 sensori elettrici dotati di una serie di setole di spazzolino da denti. Questi filamenti consentono a ciascun sensore di entrare facilmente in contatto con la pelle di chi lo indossa per una raccolta ottimale dei dati cerebrali.

“Abbiamo trovato un posto dove poter ottenere il materiale, quindi c’è molto ingegno” nella progettazione dell’hardware, ha detto Levy, mentre mi ha mostrato come collegare ogni sensore delle setole dello spazzolino da denti nel casco. e ‘Boom,’ gridò, quando ebbe finito. ‘Molto semplicemente.’

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Questi caschi raccoglieranno dati sull’attività cerebrale dagli astronauti dell’Ax-1 prima, durante e dopo la loro missione sulla Stazione Spaziale Internazionale.

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Mentre indossa il casco, ogni astronauta partecipante sosterrà test cognitivi basati su computer. Durante l’esecuzione di questi test, i sensori rilevano i segnali elettrici neurali con il semplice clic di un pulsante. Questi segnali verranno registrati su un chip integrato anche nel casco e l’intero processo, ha spiegato Levy, richiederebbe dai 10 ai 15 minuti.

Quindi, l’equipaggio collegherà il chip di archiviazione a un computer e gli algoritmi di Brain.space lo analizzeranno tutto e lo trasformeranno in informazioni di facile comprensione per i ricercatori di tutto il mondo. Levy dice che ogni membro dell’equipaggio eseguirà l’intera procedura tre volte durante l’intera missione.

Puoi vedere tutti i sensori delle setole dello spazzolino da denti nel casco qui.

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Per tenere conto dei test spaziali, i test cognitivi di Brain.space sono integrati con il laptop della ISS, che invierà nuovamente i dati del chip sulla Terra. Anche se quest’ultima parte è un po’ complicata.

“Dobbiamo pianificare per questo, perché abbiamo bisogno di capire su cosa rimbalzeranno i satelliti”, ha detto Levy. “Tutto è complesso a livello della NASA”.

Puzzle del cervello oltre lo spazio

Quando Levi e il suo team hanno avviato Brain.space, non avevano idea che avrebbero mai alzato gli occhi al cielo con la NASA. In effetti, Levy osserva che la società non doveva essere una società di hardware che produce caschi per il monitoraggio del cervello.

“Il nostro obiettivo principale è aiutare le persone qui”, ha detto prima di tutto Levy.

Il desiderio finale della startup è fornire dati comprensibili e accessibili sull’attività cerebrale a clinici, ricercatori e persino sviluppatori interessati a creare applicazioni o prodotti relativi al cervello.

Ecco perché Levy afferma che il software di raccolta dati è il fulcro della loro missione.

Quando i ricercatori scansionano i dati cerebrali dell’equipaggio dell’Ax-1, ad esempio, si imbatteranno in un’interfaccia di programmazione dell’applicazione o API di facile utilizzo. “L’obiettivo finale è facilitare l’integrazione con l’attività cerebrale, come l’utilizzo dell’API Stripe o la comunicazione di dati di fitness completi da un Apple Watch”, ha affermato Levy.

I meccanismi di raccolta dati di Brain.space potrebbero cambiare il modo in cui sviluppiamo applicazioni di base del cervello.

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“Attualmente operiamo nel rispetto di tutte le normative sulla privacy e i dati che otteniamo dai volontari sono completamente anonimi”, ha osservato, spiegando perché tutti i dati cerebrali possono essere open source. “Raccogliamo dati demografici generali come età, abilità manuale – sinistra o destra – sesso e, soprattutto, etichettiamo i dati generati dall’attività svolta durante l’acquisizione dei dati”.

Levi guarda al futuro, confrontando la sua visione per Brain.space con il nostro sviluppo nel mondo Rete GPSEquipara i sistemi di navigazione agli algoritmi di raccolta dati di Brain.space.

“Quando l’iPhone ha ricevuto il chipset GPS iniziale, le persone dicevano ‘Fantastico, mappatura’, ha detto. ‘Ma nessuno può immaginare Uber, consegna a domicilio o appuntamenti online con la geolocalizzazione”.

Con dati cerebrali prontamente disponibili, chi può dire quale innovazione può portarci, indipendentemente dal fatto che l’idea derivi da un medico, uno sviluppatore di videogiochi, un ricercatore accademico o un ingegnere di software di big data. Davvero, le possibilità sono infinite.

Ma per ora, il team è concentrato sulla prima grande applicazione della loro tecnologia: rivelare cosa succede al cervello umano in condizioni di microgravità.

“Nervoso” è la parola che Levi usa quando gli chiedo come si sente riguardo al lancio imminente. Ma presto lo segue “con orgoglio”. Il casco cerebrale di Brain.space apparirà presto sulla Stazione Spaziale Internazionale, aiutando a spianare la strada agli umani per scrutare nell’universo più che mai.

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