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DARPA finanziert Gehirn-Anregung Forschung, um das Lernen zu beschleunigen

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Das Defense Advanced Research Projects Agency arbeitet mit sieben US-Universitäten und Elementen der Luftwaffe und der Armee auf Forschung, die sucht, das Gehirn auf eine nichtinvasive Art anzuregen, das Lernen zu beschleunigen.

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DARPA kündigte das gerichtete Neuroplasticity-Training an, oder TNT, Programm vergangenen März und Arbeit jetzt hat auf der Bemühung, das sicherste und die meisten effektiven Arten zu entdecken, einen natürlichen Prozess zu aktivieren angefangen, der genannt wird „synaptische Plastizität.“

Plastizität ist die Fähigkeit des Gehirns, seine neuralen Verbindungen zu verstärken oder zu schwächen, um sich Änderungen in der Umwelt anzupassen. Für TNT-Projektleiter Doug Weber, ist solche Plastizität über das Lernen.

„Wir sprechen über neurale Plastizität oder wie die Neuronen, die die Arbeitseinheiten im Gehirn sind, wie ihre Funktionsänderungen im Laufe der Zeit, da wir auf neuen Fähigkeiten ausbilden,“ sagte er während eines neuen Interviews mit DoD-Nachrichten.

Gerichtetes Neuroplasticity-Training

TNT-Forschungsschwerpunkte auf einer spezifischen Art Lernen des genannten kognitiven Fähigkeitstrainings. Leute verwenden kognitive Fähigkeiten, um Sachen wie Lohnaufmerksamkeit, Prozessinformationen zu tun, einige Sachen sofort zu tun, Muster zu ermitteln und zu verstehen, an Anweisungen sich zu erinnern, Informationen und viel mehr zu organisieren.

TNT-Forscher versuchen, physiologische Mechanismen zu identifizieren, die möglicherweise sie das natürliche Lernen erhöhen ließen, indem sie elektrisch Zusatznerven anregen -- die, die Neuronen im Gehirn und im Rückenmark an Organe, Haut und Muskeln anschließen -- zu das Gehirn anpassungsfähiger machen während der springenden Punkte im Lernprozeß, entsprechend einer DARPA-Mitteilung über TNT.

„Die Mechanismen, die dieser Verbesserung zugrunde liegen, werden nicht gut verstanden,“ sagte Weber, „aber wir glauben, dass neurostimulation die Freisetzung von Neurotransmittern wie Azetylcholin, Norepinephrin und andere auflädt, die eine Rolle spielen, wenn sie die kognitiven Prozesse modulieren, die bezogen werden auf dem Lernen.“

Es gibt vermutlich keine „silberne Kugel,“ fügte er hinzu, „aber eher es gibt die mehrfachen betroffenen Prozesse. So ist ein Primärziel von TNT, die verschiedenen Mechanismen auseinander zu necken, um die Verbindungen zwischen neurostimulation, Neurotransmitterfreigabe und resultierenden Änderungen in der Plastizität zu verstehen.“

Um die Zusatznerven zu aktivieren, vergleichen Forscher nichtinvasive elektrische Anregung durch die Haut mit einer Invasionsform der Anregung -- unter Verwendung eines eingepflanzten Gerätes -- zu sehen, welches effektiver ist.

Aber Weber stellt sich ein Gerät, das Plastizität fördern kann, indem es Strom verwendet, um Zusatznerven durch die Haut anzuregen, DARPA sagt vor.

Das Programm beginnt mit der grundlegenden Wissenschaft von Gehirnplastizität und wird, wenn die Forschung erfolgreich ist, mit Studien am Menschen in den gesunden Freiwilligen schließen.

Verständnisplastizität

Zur Hälfte TNTS ersten arbeiten Forscher an der Bestimmung von neuralen Mechanismen, die wie Nervenanregungseinfluss-Gehirnplastizität zugrunde liegen. Sie versuchen auch, physiologische Indikatoren, dass Showanregung bearbeitet und die Nebenwirkungen wenn überhaupt der Nervenanregung, identifiziert und herabsetzt DARPA zu entdecken sagen.

Zur Hälfte des Programms an zweiter Stelle setzen Forscher neurostimulation Technologie in den verschiedenen Arten von Schulungsübungen ein, um Verbesserungen in der Rate und im Umfang eines Lernens zu messen.

Gleichzeitig arbeiten einige der Forschungsteams mit den Heeresnachrichtendienstanalytikern und Fremdsprachespezialisten, zu verstehen, wie sie jetzt ausbilden, also kann die TNT-Plattform eingestellt werden, um ihren Bedarf zu erfüllen.

Durch Partnerschaften mit dem Luftwaffen-Forschungslabor, dem der US-711. die menschliche Leistungs-Flügel Luftwaffe und dem Armee-Forschungs-Institut für Umweltmedizin zum Beispiel wertet ein Forschungsteam an der Staat Arizona-Universität in Tempe TNT-Anregung mit zwei Gruppen Freiwilligen aus -- eine studierende Intelligenz, Überwachung und Untersuchung und eine andere übende Schießkunst und Beschlussfassung, DARPA sagt.

Weber sagte, dass das TNT-Programm von Anfang an mit Forschern von der Universität von Maryland-Mitte für die fortgeschrittenen Studien der Sprache, ein Universität-angeschlossenes Forschungszentrum DoD gearbeitet hat.

„Wir haben versucht, von ihnen… die Ansätze zu lernen, die sie [und] die Faktoren nehmen, sie, wenn sie sind, weiter entwickelnd entwerfend und Ausbildungsprotokolle,“ ihn hinzufügten betrachten.

Staatssicherheits-Aufträge

DARPA nähert sich der Studie der synaptischen Plastizität von einigen Winkeln, um zu bestimmen, ob es sichere und verantwortliche Weisen gibt, das Lernen zu erhöhen und Training für die Fähigkeiten zu beschleunigen, die zu den Staatssicherheitsaufträgen relevant sind, sagte Weber, das Addieren, dass das TNT-Programm hilft, schwindene Zahlen des Personals in jedem wieder gutzumachen Militärdienst.

„Die Kraft ist bereits klein oder schrumpfend, und wir haben alle diese verschiedenen Jobs, die durchgeführt werden müssen und weniger Leute, um sie zu tun,“ er sagten. „Alle diese Jobs sind der Auftrag, der eigenständig kritisch ist und so haben eine Kraft, die anpassungsfähiger ist, jene ständig wechselnden Herausforderungen anzunehmen wird absolut kritisch sein.“

Weber merkte, dass viele Arten Geräte auf dem Markt jetzt entworfen sind, um das Gehirn und die Zusatznerven anzuregen.

„Sie können im Augenblick online gehen und für Kauf $50 ein Gerät, das behauptet, Ihr Gehirn anzuregen, um allerlei Sachen zu tun,“ sagte er.

Solche Firmen, sagte er, „die Technologie zur Verfügung stellen ohne irgendeine Versicherung, dass sie sicher oder sogar effektiv ist. So denke ich dass [TNT ist], einen viel edleren Service, indem wir auf die zugrunde liegende Wissenschaft, tuend uns konzentrieren so wissen wir etwas über die Fähigkeit, die wir schaffen.“

Teams DARPAS TNT

Die folgenden Teams erforschen verschiedene Aspekte der Anwendung von Anregung, um Plastizität zu aktivieren:

-- Ein Staat Arizona-Hochschulteam visiert Nervus trigeminus-Anregung an, um synaptische Plastizität im sensorimotorischen Gehirn und in den visuellen Systemen zu fördern. Mit dem Luftwaffen-Forschungslabor, der Luftwaffen-711. menschliche Leistungs-Flügel und das Armee-Forschungs-Institut für Umweltmedizin wertet das Team TNT-Anregungsprotokolle mit einer Gruppe aus, die Intelligenz, Überwachung und Untersuchung und eine andere übende Schießkunst und Beschlussfassung studiert.

-- Ein Wright State University-Ohio-Team identifiziert epigenetische Markierungen von neuroplasticity und von Indikatoren der Antwort einer Person zur Vagusnervenanregung oder VNS. Mit dem AFRL und den 711 HPW arbeitet das Team auch mit den freiwilligen Intelligenzanalytikerauszubildenden, die Gegenstand- und Drohungsanerkennung studieren, um die Auswirkung auf das Training nichtinvasiven VNS zu bestimmen.

-- Fokusse eines Johns Hopkins Universität-Maryland Teams auf den Gehirnregionen mit einbezogen in Rede und in Anhörung, um die Effekte der Plastizität auf das Erlernen der Sprache zu verstehen. Das Team vergleicht die Wirksamkeit von Invasions gegen nichtinvasives VNS und prüft die Fähigkeit der Freiwilligen, Phoneme abzusondern -- Töne, die ein Wort von anderen unterscheiden -- lernen Sie Wörter und Grammatik, und produzieren Sie die einzigartigen Töne, die in einigen Fremdsprachen benutzt werden.

-- Eine Universität von Florida-Team identifiziert, welches Gehirn neurale Bahnen VNS aktiviert. Das Team auch leitet Verhaltensstudien in den Ratten, um die Auswirkung von VNS auf Vorstellung, Exekutivfunktion, Beschlussfassung und räumliche Navigation zu bestimmen.

-- Eine andere Universität von Florida-Team kombiniert Leuchtstoff Darstellung und optogenetics, um neuralen Circuity zu prüfen, der Mitten im tiefen Gehirn an Beschlussfassungsregionen in der Stirnbeinrinde anschließt, und optimiert VNS-Parameter in diesem Schaltkreis.

-- Eine Universität von Maryland-Team studiert die Auswirkung von VNS auf das Fremdsprachelernen. Sie verwenden Elektroenzephalographie, um die Effekte von VNS auf neurale Funktion während der Sprachevorstellung, des Vokabulars und des Grammatiktrainings zu überprüfen.

-- Eine Universität von Texas-Dallas-Team identifiziert Anregungsparameter, um Plastizität zu maximieren und vergleicht die Effekte von Invasions gegen nichtinvasive Anregung in den Leuten mit Tinnitus, während sie komplexe Lernenaufgaben wie Erlernen einer Fremdsprache durchführen.

-- Eine Universität von Wisconsin-Team verwendet hochmoderne optische Darstellung, Elektrophysiologie und neurochemische Abfragungstechniken in den Tiermodellen, um den Einfluss der Vagus- und Nervus trigeminus-Anregung auf die Förderung der neuromodulatory Neurontätigkeit im Gehirn zu messen.