Är "Teenage Mutant Ninja Turtles" Alien Cyborg Krang en vetenskaplig möjlighet?

De Teenage Mutant Ninja Turtles Franchise är en hel del saker, men "sträng realistiskt" är inte en av dem. I en film som innehåller superhöga halvhåriga hjältar är det lätt att skriva av mycket av vad som händer som science fiction eller fantasi.Detta gäller särskilt för Krang, en skurk som består av en hjärna med ögon, som styr en massiv robotkropp. Det finns inget sätt som sådant kan fungera i verkligheten, eller hur?

När vi nått ut till Mikhail A. Lebedev, som arbetar inom neurofysiologi och hjärnmaskingränssnitt vid Duke University, förväntades vi att Krangs brainy robotinstallation helt och hållet var fiktionens skull. Men det var inte vad som hände.

"Absolut är det riktigt vetenskap", säger Lebedev.

Som det visar sig är vetenskapen bakom Krang helt ljud, även om vi inte är exakt nära att få det att hända IRL.

Krangs inställning är inte oerhört annorlunda mot de gränssnitt mellan hjärnmaskinen som Lebedev använder i sin forskning. Genom att koppla apahärnor till maskiner (som enkla robotarmar som kan skicka och ta emot signaler) har Lebedevs forskning visat att det är möjligt att kontrollera maskiner som bara använder impulser från hjärnan.

För tillfället kan kapaciteten hos dessa gränssnitt för hjärnmaskinen inte ge oss den fina kontrollen vi skulle behöva för något som Krangs självständiga och ambulerande super skurkhjärna-in-a-box.

"För närvarande kan vi inte göra riktigt bra informationsutbyte. Vi kan skicka enkla meddelanden och få enkla utdata, säger Lebedev. Det betyder dock inte att det är omöjligt. "I princip säger Lebedev," som denna teknik utvecklas kan detta bli genomförbart. "Så vad skulle vi behöva för att kunna göra en maskin som kan hålla en hjärna levande och fungera, Krang-style?

"Det borde finnas någon form av blodtillförsel och näringstillförsel - vilket är ett separat problem - också, den här hjärnan bör skyddas mot infektioner, så lådan ska vara riktigt steril för att hålla hjärnan säker." Hjärnan behöver en konstant tillförsel av syre, liksom mycket glukos. Lebedev berättar för oss att hjärnan konsumerar omkring 30% av kroppens energi, så vi måste se till att det har gott om glukos för att hålla den skjuten på alla cylindrar. Det kommer också att behöva de kemikalier som normalt finns i blodet, eftersom dessa kemikalier är vad hjärnan använder för att utbyta information mellan neuroner.

För att vår Krang-bot ska fungera är det också viktigt att vi håller den här hjärnan upptagen och stimulerad, så att den inte somnar på oss. "Det är mycket viktigt att den här hjärnan får sensorisk information från denna externa kropp", säger Lebedev. Hjärnan går och lägger sig när den inte har något att göra, så att säkerställa att vår robot kropp kan skicka stimulans till hjärnan är nyckeln.

Så nu när vi har bestämt våra robotkropps detaljer, hur långt kommer vi från att se något Krang i den verkliga världen? På vissa sätt, anmärkningsvärt nära. I andra, inte så mycket.

En av Lebedevs senaste studier hittade framgång i kontrollen av rullstolsrörelser med impulser från en apa hjärna utan beröring. Visst var rörelserna inte exakta eller finjusterade, men det är bevis på konceptet. Vetenskapen är där och teorin är sund.

Det var sagt, apa hjärnan var fortfarande i apan, som leder oss till den del av ekvationen som tar oss bort lite längre från hjärnan i lådans verklighet.

Det är inte helt etiskt att ta en fungerande hjärna ur en apa och koppla den till en maskin. Och eftersom det anses oetiskt, är det inte mycket forskning som roterar kring hur man gör det. Ingen forskning innebär att vi inte kommer att se stora framsteg här när som helst snart.

Den del av problemet som forskare kan arbeta på är förmågan hos kontrollen som kommer direkt från hjärnan. Genom att observera neuroner på jobbet kan vi få en bättre förståelse för hur impulser fungerar och hur dessa impulser översätter till direkt kontroll av ett externt objekt. Utmaningen här är att hjärnan är oerhört komplex, med över 50 miljarder neuroner på jobbet.

Och så observerar Lebedev dessa neuroner i mindre prover för att få en bättre förståelse för hur dessa neuroner fungerar och vad de gör. Det finns ett antal sätt att observera hjärnaktivitet - elektroencefalogram (EEG), magnetfält, övervakning av blodtillförseln - men de är alla bleka jämfört med att de går direkt till källan.

"Det finns många sätt, men införandet av elektroderna direkt i hjärnan är överlägset det bästa sättet att göra denna kommunikation med hjärnan", säger Lebedev.

Vi kommer inte att se en robot-skurk i hjärtan-i-en-låda som Krang vandrar gatorna när som helst snart, men vetenskapen bakom den berömda TMNT tecken är överraskande ljud. Så håll ett öga ut.