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可信度是多少?马斯克用三只猪现场试验脑机接口技术,猪脑和人脑相似度?

2020-09-02 09:31   来源: 互联网

解剖上,猪脑背侧纹状体由内囊分为尾核和壳核两种不同的结构。人脑纹状体也分为尾核和豆状核。相比之下,啮齿动物的大脑只有一个尾壳核结构。


猪的海马结构比啮齿动物更接近人类的海马,其大脑结构介于啮齿类动物和灵长类动物之间。


对猪的丘脑、下丘脑、下丘脑核、脑干结构和小脑进行了许多描述性和比较解剖学研究。与人相似,猪的运动皮层和体感皮层是根据身体位置排列的。


在大脑发育过程中,猪脑髓鞘形成的时间过程与人类相似。2005年的一项利用MRI和组织学分析的研究表明,从青春期到性成熟的6个月里,猪大脑中的髓细胞增多。同样,人类的髓鞘形成可以持续到青春期甚至成年早期。


然而,啮齿动物髓鞘形成的模型与人的不同,髓鞘形成的时间尺度和白质总量有显著差异。例如,大鼠脑髓鞘形成大部分在3个月大时完成,成熟大鼠脑的白质含量低于12%。


髓鞘形成的这段时间对正常的大脑功能至关重要,因此被认为是一个脆弱的发育时期。


猪脑对损伤的病理生理反应也可能更人性化。猪在损伤后的免疫系统和炎症反应与人类更相似;对于Toll样受体(TLRs)、猪和人,有10种不同的TLR,12只小鼠,猪和猪的TLR启动子序列与人类更相似(猪和人之间的相似性为71%,小鼠和人之间的相似性为53%),并且具有相同的典型功能域。


人、猪和小鼠之间的免疫学比较表明,在80%以上的免疫系统变量中,猪的免疫系统比老鼠的免疫系统更接近人类。


在血管系统方面,猪和人的脑血管解剖、血管流出系统和脑血流量并不完全相同,但它们比啮齿动物更相似。这可能是因为它们的大脑大小和多脑结构更为相似。因此,猪和人的大脑在对脑损伤的血管反应和随后的血管重塑方面表现出相同的特征。


在2018年的一项研究中,研究人员探索了利用人脑磁共振弹性成像来描述猪脑的动态特性的可行性。


他们使用了从40赫兹到90赫兹的广泛的驱动频率,并记录了人类和猪大脑的存储和损耗模数。他们发现,人类的最佳驾驶频率可以一对一转换成猪,并可靠地产生横波,用于弹性成像的后处理。


在2019年,佐治亚大学再生生物科学中心(RBC)的研究人员通过静息功能磁共振成像(rs-fMRI)证明,猪大脑的感觉和运动区域的功能联系与人脑相似。这些区域包括我们所有感知、感知、运动和记忆的编码区域。


总之,人的大脑和猪的大脑有许多相似之处。因此,麝香利用猪脑来验证脑-计算机接口技术的安全性,虽然仍有必要进行人体试验,但具有很大的参考价值。


在脑-计算机接口技术中,猪实验和人类实验仍然略有不同:猪头骨比人类厚40%,它们的头部大约是人类的两倍。


马斯克的推出表明,它的神经元脑-计算机接口技术已经迈出了重要的一步,不再仅仅停留在纸面上。在不久的将来,我们可以期待来自马斯克的更多好消息。



马斯克最近展示了他最新的脑-电脑接口技术,在新闻发布会上向观众展示了一只猪,它的大脑被植入了一个脑芯片,以及该芯片测量到的脑电波信号的变化。另外两只猪是对照组,它们从未植入过脑-计算机接口设备,也被植入了脑-计算机接口设备。


安全无疑是对脑-计算机接口技术的最大关注,尤其是麝香的神经链接所使用的侵入性脑-计算机接口技术。麝香在猪身上展示,并特别强调仔猪"活泼健康",这可能是为了向公众证明他们的脑-计算机接口技术的安全性。


但毕竟,猪和人类是不同的物种。猪的大脑上的演示有多少可以推断到人类的大脑呢?


为了探讨这个问题,我们研究了猪脑和人脑的区别。


猪脑和人脑有什么相似之处?


除猪外,老鼠和老鼠等啮齿动物在许多有关人脑和神经的研究中也很常见。但人脑在大小、结构和组成上比啮齿动物更接近于猪的大脑。


就大小而言,人类大脑是啮齿动物大脑的750倍,但只有猪大脑的7.5倍。


就脑中的细胞类型而言,人、猪和啮齿动物的大脑是由白质和灰质组成的,但组成却大不相同:人脑和猪脑的白质含量约为60%,而啮齿类动物的脑白质含量约为10%。

白质由神经元内髓鞘包围的过程组成,而灰质是由大量神经细胞体及其树突聚集而成。灰质位于脑表面,负责身体的高级功能,如语言、思维、运动等。白质位于脑内,是灰质的信息传递系统。


就体重而言,成年猪的脑重在1300至1400克之间,而成年猪的脑重则在80至1400克之间,视品种而定。相比之下,成年小鼠或大鼠的脑重分别约为0.5克和2克。


对于许多研究来说,大脑的大小很重要,比如啮齿动物海马,由于大脑的大小以及海马的位置和位置,它更容易受到局灶性皮层损伤。在人和猪的大脑中,海马更多地位于颞叶的腹部和深部,从而保护大脑免受损伤。


从外表上看,人类和猪的大脑都是多脑的,这意味着大脑的外皮层有很多回旋,并遵循类似的脑回模式。另一方面,啮齿类动物的大脑是光滑的、无脑的、缺乏回和沟的。脑回越多,连接性和复杂性就越高。


额前皮层占总脑体积的10%,前额皮质约占总脑体积的12.5%,这与戈廷根小型猪的总脑体积大致相同,分别占总脑容量的10%和12.5%。




责任编辑:萤莹香草钟
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