10 fascinerande sätt Våra hjärnor kan manipuleras

Forskare gör fascinerande forskning om hur människans hjärna fungerar. De lär också hur våra hjärnor kan manipuleras, oavsiktligt eller med avsikt. Även om en del av denna forskning har potential att hjälpa vissa funktionshindrade, kan det också vara missbrukat på skrämmande sätt.

10 Den heta / kalla effekten

Utan att förstå det, kan våra tankar och beteenden påverkas av huruvida vi känner sig heta eller kalla. Två av de mest intressanta och potentiellt viktiga forskningsresultaten berör temperatur och kriminellt beteende. När man bad om att döma ett brottsligt beteende var en person i ett varmt rum mer benägna att karakterisera kriminella som varmhärdiga och hans beteende som spontan. En person i ett kallrum skulle förmodligen se samma kriminella som kallblodig och hans beteende som förebyggd. Självklart kan det få en djupgående effekt på resultatet av en rättegång eller dömande.

En tidigare studie, känd som det itererade fångarens dilemma, hade visat att temperatureffekten också påverkar förtroende och kriminellt beteende. Under experimentet hade vissa deltagare en kemisk handvärmare medan andra höll ett ispaket. Separerade och placerade i en låtsasfängelse fick testpersonerna chansen att vittna mot sin partner i utbyte mot en lättare mening. Om båda misstänkta vägrade att vittna, skulle båda dock gå fri. Resultaten visade att om en testperson höll ett ispaket, var han dubbelt så sannolikt att han skulle vittna mot sin partner. Forskarna tolkade resultatet som en indikation på att människor kan lita på varandra mer när de är varma.

9Hjälvkodaren

Experter antar att samma delar av hjärnan aktiveras om du läser tyst, lyssnar på någon talar eller tänker på dig själv. "Om du läser text i en tidning eller en bok hör du en röst i ditt eget huvud", säger Brian Pasley vid University of California, Berkeley. "Vi försöker avkoda hjärnans aktivitet relaterad till den rösten för att skapa en medicinsk protes som kan tillåta någon som är förlamad eller låst in för att tala."

Genom att studera epileptiker med elektroder implanterade i sina hjärnor, noterade Pasley och hans lag vilka neuroner i den tidliga loben avfyras när man lyssnar på någon talar. Efter att ha läst att vissa uppsättningar neuroner reagerade på vissa frekvenser, försökte forskarna bygga en hjärnavkodare - en algoritm för att bestämma vilka ord någon hörde baserat på de specifika neuronerna som aktiverades i hans hjärna. Om samma neuroner avfyrade när någon tänkte, skulle algoritmen teoretiskt avkoda ord de tänker.

För att se om deras algoritm var korrekt, testade forskarna det på en annan grupp epileptika med implanterade elektroder. Först läser varje testämne högt upp så att forskarna kan skapa en personlig dekoder baserat på ämnets hjärnaktivitet. Varje ämne läser sedan samma text tyst för att testa noggrannheten hos den personliga dekodern på personens neurala aktivitet.

Även om hjärnaktiviteten från att läsa tyst var något annorlunda än att läsa högt, kunde forskarna fortfarande avkoda några ord ordentligt. Men deras algoritm behöver mer arbete innan det är tillräckligt för att hjälpa handikappade.

8Marmorhand Illusion

Forskare har utfört många experiment för att bestämma hur våra hjärnor känner av våra kroppar och våra positioner i rymden. Vanligtvis testar de effekterna av visuella signaler på vår uppfattning. Men i ett ovanligt experiment testade forskare effekten av ljud och berörde vår uppfattning om det material som utgör våra kroppar. Specifikt ville forskarna se om deltagarna skulle tro att en kroppsdel ​​bestod av ett livligt material.

I detta experiment lade varje deltagare händerna på ett bord framför honom. Då blev hans högra hand tappad med en liten hammare. Varje gång hammaren slog på köttet hörde deltagaren ljudet av en hammerslagande marmor. Inom några minuter kände personen sin hand att bli onaturligt hård och tung, som en bit av marmor. Han upplevde också mindre känslighet. Forskarna bekräftade detta genom att flytta en nål på ett hotande sätt nära deltagarens hand och se hur lite han reagerade.

Till skillnad från vår position i rymden förändras inte materialet i vår kropp. Så var forskarna överraskad att upptäcka att våra hjärnor kontinuerligt använder information från våra sinnen för att uppdatera sin uppfattning om det material som komponerar vår kropp. De känner att detta kan förklara varför en amputerad kropp kan acceptera en artificiell lem så lätt.

7Kompassionspillen

Vi brukar tänka på piller som verktyg för att bekämpa sjukdomar. Men forskare vid University of California fann att de kunde manipulera en persons medkänsla genom att förändra hjärnans kemiska smink. Det föreslår att socialt beteende kan påverkas av biologi mer än vad vi tidigare trodde.

I detta försök fick deltagarna slumpmässigt ett piller, antingen tolkapon eller placebo. Vanligtvis används för behandling av Parkinsons sjukdom, tolkapon ökar effekten av hjärnans kemiska dopamin, som är kopplad till motivation och belöning i prefrontal cortex. Varken experimenterna eller patienterna visste vem som fick droger eller placebo.

Efter att ha tagit sina piller berättade deltagarna för att dela upp pengar mellan sig och en oidentifierad främling. Jämfört med de personer som tog placebo var de deltagare som svalgte tolkapon mycket mer benägna att dela sina pengar lika med en främling. "Vi tänker vanligtvis på rättvisa som en stabil egenskap, en del av ens personlighet", säger forskaren Ming Hsu."Vår studie avvisar inte detta begrepp, men det visar hur det här egenskapen kan påverkas systematiskt genom att rikta specifika neurokemiska vägar i människans hjärna." Teamet hade uppenbarligen funnit en brytare i hjärnan som påverkar vår nivå av medkänsla och rättvisa spela.

6Extreme Isolation

Isolering, speciellt för personer som är kroniskt ensamma, kan orsaka djupa fysiska effekter. Det kan orsaka högre infektionshastigheter, förhöjt blodtryck, Alzheimers sjukdom och demens. Vi vet inte exakt varför det händer, men isolering väcker ett allvarligt immunsvar som översvämmer våra system med stresshormoner och inflammation.

De störande effekterna verkar vara mentala. Extrema isolering, som för ensam förlossning, kan orsaka kaos med sinnet. Från långsam tid till hallucinationer till avsiktlig hjärntvätt kan effekterna vara förödande.

1961 stannade en geolog på en expedition till de franska Alperna under jorden utan dagsljus i två månader för att observera effekterna på hans kropp. När han upptäckte, fann hans lagmedlemmar att han upplevde tidskiftande. Han trodde att han räknade ut 120 sekunder när det var faktiskt fem minuter. I ett annat experiment i 1993 stannade Maurizio Montalbini i en grotta under jord i 366 dagar. När det var över, trodde han att han bara hade varit där 219 dagar. Forskare har också upptäckt att människor som är isolerade i mörkret brukar ändra sina sömnväckningscykler till 36 timmar vakna och sedan 12 timmars sömn.

Social isolering kan också producera hallucinationer. Många experiment på ämnet kunde inte slutföras eftersom testpersoner hade sådana bisarre symptom. Fångar i ensam förlossning upplever ofta samma effekter. När den fängslade i ensam i Iran såg 32-årige Sarah Shourd massor av imaginära saker. "I min syns omkrets började jag se blinkande ljus, bara för att rycka på huvudet för att finna att ingenting var där," skrev Shroud om hennes erfarenhet. "Vid ett tillfälle hörde jag någon skrika, och det var inte förrän jag kände händerna på en av de vänligare vakterna i mitt ansikte, försökte återuppliva mig, att jag insåg att skriket var mitt eget."

Men vissa människor klarar sig bra och kanske även trivs när de är isolerade. Tidiga upptäcktsresande och solo äventyrare njuter ofta av sin omgivning och ensamhet det ger dem. Psykologer tror att förberedelse och mental resilience är nyckel.

5The McGurk Effect

Vi använder vår vision för att hjälpa oss att räkna ut vad vi hör. Men ibland leder det oss fel. Om du hör någon säger "ba" men de ser ut som de säger "ga", kommer ditt sinne att få dig att tro att de säger något som låter närmare det du ser - till exempel "da." Din hjärnan försöker att känna av konflikten mellan vad du ser och hör. Så vi kan inte alltid tro vad vi hör, även om effekten är starkare med vissa ljud, särskilt konsonantpar.

Men när du stänger dina ögon kommer du att höra "Ba" korrekt eftersom det inte finns någon synlig ingång för att snedvrida din uppfattning. Även om du vet vad som händer, upplever du fortfarande effekten.

McGurk-effekten uppträder på alla språk som har testats, även om videon och ljudet är lite synkroniserade. Det spelar ingen roll om personen du ser är det motsatta könet från den person du hör. Effekten uppstår också om du tror att du tittar på något annat än ett ansikte, på en extremt liten ansiktsbild, eller om du rör på högtalarens ansikte istället för att titta på det. Enligt forskare upplever även barn som bara fyra eller fem månader gamla effekten.

4The Creativity Jolt

University of Carolina forskare zapped frivilliga hjärnor med el för att testa dess effekt på kreativitet. Målet var att producera alfasvingningar i den främre cortexen hos varje persons hjärna, eftersom dessa typer av hjärnvågor är förknippade med kreativitet. Alfa-oscillationer uppstår vanligtvis när vi slappnar av och stänger våra ögon. De är kopplade till dagdrömmeri, djupt tänkande och idégenerering.

De 20 volontärerna, 19-30 år gammal, fick det populära Torrance-testet av kreativ tänkande två gånger, en gång medan de fick elektrisk stimulering till sina hjärnor för att skapa alfasvingningar och en gång med falsk stimulans som kontroll. Volontärerna visste inte när de fick de riktiga elstötarna. På något sätt kände de en mild tingle när deras tester började.

Resultaten var imponerande. Deltagarna var i genomsnitt cirka 7,4 procent högre på sina testresultat när de fick den verkliga elektriska stimulansen. - Det är en ganska stor skillnad när det gäller kreativitet, säger forskare Flavio Frohlich. "Flera deltagare visade otroliga förbättringar i kreativiteten. Det var en mycket tydlig effekt. "

Det kan vara ett enklare sätt att förbättra din kreativitet. Enligt en studie från 2009 kan färger påverka din fantasi. Om du vill skapa mer kreativa idéer, häng ut i ett blått rum. Om du vill vara mer exakt med aktiviteter som korrekturläsning, gå sedan till ett rött rum.

3Teleportation

I det här experimentet skapade forskare inte bara en upplevelse för sina patienter - vetenskapsmänna tycks sedan teleportera dessa patienter till olika ställen i rummet. De låg faktiskt i en medicinsk scanner, men deras hjärnor lurades i att tro att de hade flyttat.

För att bestämma var din kropp är, utvärderar din hjärna kontinuerligt information från dina sinnen. Tidigare forskning har visat att råttor har celler i hjärnan som fungerar som en GPS för att fastställa var gnagen är i sin omgivning, men vi är inte säkra på om människor har samma sak.

För att testa hur en mänsklig hjärna räknar ut var sin kropp placeras, hade varje deltagare i den senaste studien ett virtuellt verklighetshuvudet medan de låg i en hjärnskanner. Med hjälp av kameror i en annan del av rummet kopplat till headsetet kunde deltagaren se en främling kropp liggande i förgrunden med deltagarens kropp sedd i skannern i bakgrunden. För att skapa kroppsupplevelse rörde en forskare deltagarens kropp, som bara såg den främlingens kropp att röra på exakt samma sätt.

"Om några sekunder förenar hjärnan känslan av beröring och visuell inmatning ur det nya perspektivet, vilket resulterar i illusionen att äga den främlingens kropp och vara belägen i den kroppens position i rummet, utanför deltagarens fysiska kropp", sade forskare Arvid Guterstam. "Din kropp känns helt normal - du känner inte som [om du är] flytande runt."

Forskarna granskade deltagarnas hjärnaktivitet efter att ha teleporterat dem till olika delar av rummet genom denna illusion. Forskarna avkodade där deltagarna tyckte att de var genom mönster av aktivitet i hjärnans parietala och temporala lobes. Forskarna upptäckte också att hippocampus, där GPS-celler tros vara belägna, hjälper oss att bestämma vart våra kroppar är. Den bakre cingulära cortexen i hjärnan meddelar vår känsla av att ha en kropp med vår känsla av självplacering.

2Den Brainwriter

Fortfarande i testläge utvecklas Brainwriter för att ge funktionshindrade att använda sina sinnen att skriva utan tangenttryckningar eller blinkar. Med hjälp av ett headset med elektroder för att spela in hjärnaktivitet, teknik för att spåra ögonrörelser och programvara som är fritt tillgänglig på Internet kan en person tänka på ett ord eller en idé att få datorn att öppna sitt skrivprogram. På skärmen kommer markören sedan spåra personens ögonväg.

Skaparna av Brainwriter kom upp med tanken att hjälpa Tony Quan, en graffitiartist från Los Angeles, som förlorade sin muskelkontroll från amyotrofisk lateralskleros (ALS). Den första versionen av enheten krävde att Quan blinkade för att få datorn att gå in i skrivläget. Tyvärr förlorade Quan denna förmåga när hans sjukdom utvecklades.

Därför använder den nuvarande versionen av Brainwriter hjärnvågor inspelade av en EEG, som sedan läses av datorsoftware som att det var att bearbeta ett musklick. Det är utformat för att låta förlamade människor styra sitt skrivande på ett mer effektivt sätt än vad som för närvarande finns tillgängligt.

1The Invisible Body Illusion

Att bygga på illusionerna har vi redan pratat om var någon känner en spöklik närvaro runt dem eller känner som om de bytte kroppar, har forskare upptäckt hur man lurar din hjärna för att få dig att känna sig osynlig. I ett test med 20 personer upplevde 75 procent illusionen. När testpersonen har ett headset kopplat till kameror som pekar in i tomt utrymme, pekade en forskare på deltagarens mage medan den personen såg en pensel som strök på tomt utrymme på samma sätt. Eftersom deltagarens hjärna försökte kombinera vad det såg och kände att avgöra var han var, kände personen att hans kropp bebodde tomt utrymme.

"Jag är mycket mottaglig för illusioner, så för mig fungerade det," sa forskare Arvid Guterstam. "Du har en levande känsla av att ha en kropp, men det är [osynlig]. Jag vet inte vad det skulle känna att ha en fantomkropp, men jag tror det är vad det skulle tycka om. "

För nästa del av försöket fick deltagarna höra att titta upp. Deras headset visade att vissa människor tittade ner mot dem med stränga uttryck. Forskarna noterade att deltagarna inte var lika stressade av detta som de skulle ha varit om de kände att deras kroppar var synliga. Vissa experter tror att denna effekt kan användas för att behandla fobier.

I framtida experiment vill forskare se hur osynligheten skulle påverka någons moraliska val. De vill också se om de kan ändra deltagarens uppfattning om sin kropp på andra sätt, till exempel att ha ett osynligt ansikte eller få en arm att känna sig längre.