五千年(敝帚自珍)

主题:铭记·夫妻相·异族通婚 -- 唵啊吽

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家园 光電蛋白控制神經元活動:編碼成計算機能識別的記憶代碼

1.

"MIT的另一撥人馬,Ed Boyden帶領的合成神經學團隊則在研究能夠探索大腦的新工具。

在近年中,他們發現了一種藻類蛋白能將光轉化為電能。如果將這種蛋白植入到神經元中,那麼後者就可以通過光來觸發它的活動。由此神經元的活動就能以電脈衝的形式表現出來爾後編碼成計算機能識別的記憶代碼。"

"把记忆植入某人大脑的概念是2010年影片《盗梦空间》的情节。迪卡普里奥在这部影片中饰演科布。  一开始,研究人员把老鼠放在一个盒子里,让它们感到安全。然后,他们对准储存老鼠身在何处的记忆的大脑细胞,在光中设计这些细胞,使它们打开记忆。第二天,他们把这只老鼠放在第二个盒子中,用光脉冲恢复第一天的记忆。记忆重放时,他们适度电击老鼠,希望改变它们的记忆。结果,他们做到了。把老鼠放回第一个盒子时,它们吓得不敢动弹,因为它们的记忆被改变。"

2.

http://www.ccthere.com/alist/3830274

【原创】量子生物学II [ witten1 ]

光合作用中的量子相干能量输运(上)

"光合作用给地球上几乎所有的生命提供了能量。这种光子形式的能量通过光捕获“天线”中的电子激发被吸收。这些从各个“天线”被激发起来的电子紧接着就被输运到一个反应中心,在这反应中心里,电荷分离产生了更加稳定的化学能。在从各个“天线”到反应中心的过程中,精巧的生物结构和色素组成被充分的调动起来,而这些精巧的构件在不同的生物内又是以不同的形式表现出来。举个例子,既有像紫藻这样的使用高度对称的类环结构用于光捕获;也有像绿色植物和蓝藻所拥有带有叶绿素(能吸收光子的色素分子)的那样的看上去似乎是被随机安排的光合系统。大多数的光合有机体使用蛋白质这样的复杂的叶绿素分子,而蓝藻和红藻则是使用了独一无二的被称作藻胆素的发色体。光学捕获形态的多样性表明了自然界之中各种带有光合作用的有机体为适应不同的生理条件和自然环境而做出的必要的调整和改变。绿硫菌的光捕获装置就是其中最简单且被最广泛研究的一种(见图)。"

--from internet------

http://tech.fanpiece.com/diginews/%E9%80%A3%E6%8E%A5%E6%9C%AA%E4%BE%86%E7%9A%84%E7%A7%91%E6%8A%80-%E4%BA%BA%E9%A1%9E%E8%A8%98%E6%86%B6%E5%B0%87%E5%AF%A6%E7%8F%BE%E4%B8%8A%E5%82%B3%E5%92%8C%E4%B8%8B%E8%BC%89-c1088168.html

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連接未來的科技 - 人類記憶將實現上傳和下載文字

由 數碼情報站 於 16/06/2013 發表

http://files.leiphone.com/uploads/08-0/-4/08-09-41-38.jpg

人類的記憶可以向PC中的數據一樣上傳並存儲嗎?科學家們說可以,但不是現在。在未來的數十年裡,神經科學、計算機和人工智能的共同發展將不斷減小人類大腦和計算機技術之間的隔閡。未來,我們的記憶將通過特定的方式得以存儲和提取。

當前,奧巴馬宣布的撥款10億美金資助“大腦地圖”繪製以及歐盟13億投入在矽基質中打造人類大腦的計劃也無疑會幫助加速這一過程。但是,在我們真正實現大腦數據的上傳之前,神經學家們表示他們需要首先定位記憶存儲的位置和方式。

Ted Berger,一位USC(南加大)的神經學家表示:“我們已經開始了在復制大腦特性上的探索,同時我們也開始著手如何復制大腦特定區域的問題。”Berger正和他的team正一起實驗如何向小白鼠的大腦中插入記憶片段,他們通過用電信號刺激白鼠海馬體的方式來做到這點。

“我們發現(白鼠的大腦)針對特定的物體在時間和空間上會有對應的活動模式,”Berger表示,“比如當動物需要記憶蘋果而不是香蕉時,兩者的大腦活動會有差異。”

同時Berger表示,他們已經能夠停止海馬體的活動來屏蔽記憶,爾後通過電刺激的方式來產生“新”的記憶。這樣的方式已經在白鼠和猴子身上奏效,並且他們相信在人體上也會試驗成功。

MIT的另一撥人馬,Ed Boyden帶領的合成神經學團隊則在研究能夠探索大腦的新工具。

在近年中,他們發現了一種藻類蛋白能將光轉化為電能。如果將這種蛋白植入到神經元中,那麼後者就可以通過光來觸發它的活動。由此神經元的活動就能以電脈衝的形式表現出來爾後編碼成計算機能識別的記憶代碼。

同時,通過光電蛋白來控制神經元的活動,Boyden希望能很快研發能夠控制腦細胞活動的開關來幫助腦紊亂患者。

USC的Berger表示當前複製和上傳記憶最大的障礙在於:當記憶不被調用時它們看起來就像消失了一樣。

“這跟數據芯片的工作方式非常不同,芯片中的數據隨時都在那裡。”他說,“但是人類或者說動物大腦並不是這樣。我們的記憶只有在調用時才能察覺得到;而當我們不調用它們時,我們暫時還無法感知它們的活動。”

美国科学家成功将虚假记忆植入老鼠大脑(组图)

2013年09月23日 11:45 作者:孝文 来源:新浪科技 [纠错]

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在把科幻小说变成现实的实验中,麻省理工学院研究人员成功把假记忆植入老鼠大脑。通过设计控制回忆的大脑细胞,这些研究人员成功改变老鼠记忆。  

在把科幻小说变成现实的实验中,麻省理工学院研究人员成功把假记忆植入老鼠大脑。通过设计控制回忆的大脑细胞,这些研究人员成功改变老鼠记忆。  把记忆植入某人大脑的概念是2010年影片《盗梦空间》的情节。迪卡普里奥在这部影片中饰演科布。

把记忆植入某人大脑的概念是2010年影片《盗梦空间》的情节。迪卡普里奥在这部影片中饰演科布。  一开始,研究人员把老鼠放在一个盒子里,让它们感到安全。然后,他们对准储存老鼠身在何处的记忆的大脑细胞,在光中设计这些细胞,使它们打开记忆。第二天,他们把这只老鼠放在第二个盒子中,用光脉冲恢复第一天的记忆。记忆重放时,他们适度电击老鼠,希望改变它们的记忆。结果,他们做到了。把老鼠放回第一个盒子时,它们吓得不敢动弹,因为它们的记忆被改变。  

一开始,研究人员把老鼠放在一个盒子里,让它们感到安全。然后,他们对准储存老鼠身在何处的记忆的大脑细胞,在光中设计这些细胞,使它们打开记忆。第二天,他们把这只老鼠放在第二个盒子中,用光脉冲恢复第一天的记忆。记忆重放时,他们适度电击老鼠,希望改变它们的记忆。结果,他们做到了。把老鼠放回第一个盒子时,它们吓得不敢动弹,因为它们的记忆被改变。 

 为植入假记忆,研究人员设计了老鼠大脑中控制回忆的细胞。

为植入假记忆,研究人员设计了老鼠大脑中控制回忆的细胞。

  新浪科技讯 北京时间7月29日消息,据国外媒体报道,把思想植入某人大脑是好莱坞恐怖片的情节。而研究人员在把科幻情节变成现实的实验中,已经成功地植入假记忆。美国麻省理工学院科学家已证实,可在现实生活中做到这一点,至少在老鼠身体上是这样。

  这项研究和2010年影片《盗梦空间》的情节相似。在这部影片中,莱昂纳多-迪卡普里奥饰演的“神经间谍”受雇把思想植入某人大脑。事实上,制造假记忆的过程被称为“盗梦空间”。

  一开始,研究人员把老鼠放在一个盒子里,让它们感到安全。然后,他们对准储存老鼠身在何处的记忆的大脑细胞,在光中设计这些细胞,使它们“打开记忆”。第二天,他们把这只老鼠放在第二个盒子中,用光脉冲恢复第一天的记忆。记忆重放时,他们适度电击老鼠,希望改变它们的记忆。结果,他们做到了。把老鼠放回第一个盒子时,它们吓得不敢动弹。

  这些科学家说,这意味着它们在第一个盒子的记忆成功改变,使它和电击痛苦联系在一起。换句话说,假记忆植入大脑。他们表示:“在这项研究中,我们相信我们第一次成功把假记忆植入老鼠大脑。”他们的实验还显示,虚假和真实记忆触发许多相同的大脑区域,使它们难以区分。

  研究人员刘旭(Xu Liu音译)表示:“从某种意义上说,对动物而言,假记忆好像就是真实的记忆。”《科学》杂志报道了他们的研究。这些科学家希望这项研究有助于他们了解人脑形成假记忆的原因。另外,这还可能用在法庭上。在法庭上,证人的误导性记忆可能导致误判。

这些研究人员表示,这是因为人类是想象力高度发达的物种,记忆重放时可轻易把错误细节插入记忆中。这项研究的第一作者史蒂夫-拉米勒斯表示:“记忆不是一个副本,而是我们经历的重现。我们希望,通过为假记忆形成的原因提供一个神经解释,我们完全可用这类知识告知法庭目击者证词等不可靠资料的可信度。”

  这项实验提高故意篡改某人记忆的可能性。但这些科学家的目标更适度。他们想要研究是否能给老鼠快乐的记忆。他们说:“曾经看似科幻片的问题如今已验室中通过实验得到解决。”论理学家说,老鼠和人存在巨大差别,这意味着这项技术不可能用在人身上,使他们相信自己是其他人或把他们的痛苦记忆清除掉。但进行更微妙的操作还是有可能的。

  曼彻斯特大学生物论理学家伊恩-布拉辛顿表示:“设想一下有人想戒烟,但这真的很难。我们可以找到他碰到讨厌或可怕遭遇时启动的大脑区域,然后在他拿到一根香烟时激活它们。通过这种方法,可能欺骗他的大脑,把香烟和不愉快的事或恐惧联系在一起。他可能记住吸烟总使他感到恐惧或不舒服。这使他以后更有可能抵抗诱惑了。”

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【原创】量子生物学II [ witten1 ]

光合作用中的量子相干能量输运(上)

光合作用给地球上几乎所有的生命提供了能量。这种光子形式的能量通过光捕获“天线”中的电子激发被吸收。这些从各个“天线”被激发起来的电子紧接着就被输运到一个反应中心,在这反应中心里,电荷分离产生了更加稳定的化学能。在从各个“天线”到反应中心的过程中,精巧的生物结构和色素组成被充分的调动起来,而这些精巧的构件在不同的生物内又是以不同的形式表现出来。举个例子,既有像紫藻这样的使用高度对称的类环结构用于光捕获;也有像绿色植物和蓝藻所拥有带有叶绿素(能吸收光子的色素分子)的那样的看上去似乎是被随机安排的光合系统。大多数的光合有机体使用蛋白质这样的复杂的叶绿素分子,而蓝藻和红藻则是使用了独一无二的被称作藻胆素的发色体。光学捕获形态的多样性表明了自然界之中各种带有光合作用的有机体为适应不同的生理条件和自然环境而做出的必要的调整和改变。绿硫菌的光捕获装置就是其中最简单且被最广泛研究的一种(见图)。它们拥有非常大的染色体“天线”使得它们能在低光环境下也能生存下来。体内染色体所收集的能量通过一个被称作Fenna-Matthews-Olson(FMO)复合体的特殊结构被转移到反应中心。由于其相对较小尺寸及好的溶水性,FMO复合体的特性已被广泛而深入的研究了。在这种及其他的光合单元之中最为显著的特点是良好的光转换效率----几乎所有的光子都能被成功的转移到反应中心,即便电子激发态的存在时间只有短暂的一纳秒(1ns=10^(-9)s)。在2007年,Fleming及其合作者证实了在FMO复合体中的量子相干能量传输。从那时开始,FMO蛋白成为了量子生物学中的主要研究方向之一。

FMO复合体通常是以三聚体形式存在,每一个三聚体又包含了三个子复合体,其中,每一个子复合体包含了八个 细菌叶绿素-a(BChl-a)分子。这些分子被束缚在一蛋白质“脚手架”上,这“脚手架”即是退相干和噪声源同时可能又保护了在复合体中的相干激发并且在提升能量传输效率方面扮演了重要的角色(自然界真是天才,一个看上去明显有损效率的东西,可是同时却又在提升效率,这有点像bootstrap)。该复合体通过一个叫“基板”的东西和染色体“天线”联系起来。被激发起来的电子通过这个基板进入这个复合体,将BChl-a分子激发到其第一激发态(该激发态是一单重态)(这是非常精密的过程,考虑到分子的激发能级间距比原子小多了)。这些分子非常紧密的互相挨着(平均间距大概是1.5纳米),使得激发能在BChl-a分子之间顺利转移并最终到达反应中心。

点看全图

图1:一个高效的光能捕获量子量子机器。被广泛研究的绿硫菌体内的光捕获装置中的FMO复合体展现量子相干能量传输特点。大量的实验及理论工作仔细彻底的考察在FMO蛋白中的能量转换的量子性质及其精确机制。在该领域中的研究可能揭示了在生物中用于提升能量捕获的新的量子力学机制(原文用principle,我觉得不恰当,因为量子力学的基本原理就那几条,这里的过程并没有超越那几条基本原理,所以我翻译成机制)。a,该部分图显示了绿硫菌内的光全装置,包括了“天线”,能量传导基板,FMO复合体,及反应中心。染色体天线(绿圆)有大概200,000个BChl-c分子组成,这是一个非常大的分子结构于用于在该细菌存在的低光环境下尽可能多的捕获光子。阳光让“天线”产生激发,紧接着通过其中一个FMO复合体被转移到反应中心(红色箭头)。b,该部分图是关于由X射线衍射所显示的在FMO色素蛋白复合体内的BChl-a分子的排列形态。FMO复合体包含了八个(尽管这里只显示了七个)BChl-a分子,这些BChl-a分子被一蛋白质分子所包围(这里没有显示该蛋白质)。来自染色体天线激发态到达几个分子中一个,通常是通过圉中标记为1的那个分子。紧接着这激发能从一个BCHl分子到达另一个,直至传到标记为3的分子,在这里该激发能将不可逆的进入反应中心开始电荷分离过程。

关键词(Tags): 量子生物学, 通宝推:花大熊,陈王奋起挥黄钺,

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