Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиСМИ о насДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 11.11.17 - 17.11.17
Новости
17.11.2017

Обзор новостей нейротехнологий 11.11.17 - 17.11.17

Бегущие волны в мозге человека

“Theta and alpha oscillations are traveling waves in the human neocortex” | BioRxiv | doi: 10.1101/218198

  имиджинг

Биоинженеры из Колумбийского университета изучили новый механизм координации активности клеток в мозге человека: бегущие волны тета- и альфа-ритмов. Такие волны состоят из пространственно-когерентных осцилляций, они постепенно движутся по коре подобно волнам на поверхности воды. Бегущие волны широко изучались на животных, на мелких участках мозга, и было показано, что они функционально важны для разных форм поведения. У людей в масштабе всей коры такие волны наблюдались редко, и ученые сомневались, что они координируют нейронную активность. Авторы показали, что сомневались, похоже, напрасно.

Они открыли потенциальную роль кортикальных бегущих волн в поддержании когнитивных способностей, проанализировав записи электрокортикограммы (ЭКоГ) у семидесяти семи пациентов. Бегущие альфа- и тета- волны обнаружились у 96% испытуемых, в широком диапазоне частот от 2 до 15 Гц. Большинство волн распространялись от затылка ко лбу со скоростью 25-75 см/с. Скорость волны коррелировала с ее частотой, что говорит о том, что волны движутся по коре, следуя принципам фазовых колебательных сетей.

Пространственная топография бегущих волн. Цветные стрелки указывают среднее направление и частоту бегущих волн, наблюдаемых на электроде в пределах 1,5 см.

Авторы исследовали записи с каждого электрода отдельно и измеряли частоты любых узкополосных колебаний, что присутствовали в спектре мощности. Они использовали алгоритм выбора пиков, он отличал узкополосные пики на фоне всей ЭКоГ. Методом круговой статистики они выявили пространственно-временную структуру фаз колебаний, которые систематически перемещаются по коре, у каждого пациента индивидуально. Затем авторы проверили потенциальную функциональную роль бегущих волн, измеряя их динамику в процессе работы памяти.

Волны оказались значимы для поведения, их распространение коррелировало с событиями тестов на запоминание и было более последовательным, если человек справлялся хорошо. Авторы считают, что кортикальные бегущие волны могут повышать синхронизацию мозга. Синхронные колебания в нескольких областях создают несущие сигналы, которые позволяют представить подробную информацию о поведении посредством фазовой и амплитудной модуляции.

Стимуляция мозга ультразвуком из переносного устройства

“Wearable transcranial focused ultrasound system for region-specific functional neuromodulation” | SfN Neuroscience 2017 | NIH Grant

    неинвазивная стимуляция

Инженеры Гарвардской медицинской школы разработали носимую гарнитуру, которая направляет в голову сфокусированный ультразвук для активации или торможения активности клеток в выбранных областях мозга. Энергия доставляется в кору и глубокие зоны с разрешением в несколько миллиметров, что равно объему рисового зерна. Исследование ведется в рамках инициативы BRAIN и представлено на только что завершившемся ежегодном съезде общества нейронаук в Вашингтоне.

Прибор для преобразования электричества в ультразвук весит менее 100 грамм, диаметр корпуса 5 см, фокусное расстояние преобразователя порядка 2-3 см, что позволяет добиться резкого фокуса. Чтобы проверить устройство на крупных животных, авторы создали легкую ультразвуковую гарнитуру для овец, у них череп похож на человеческий по форме и толщине кости. Поскольку распространение ультразвуковых волн сильно зависит от геометрической формы черепа, авторы также разработали метод компьютерного численного моделирования. Он предсказывает расположение акустического фокуса, а также степень затухания звука.

Программа точно предсказала, где ультразвуковые волны будут фокусироваться внутри мозга, принимая во внимание кривизну черепа. Прибор также совместим с МРТ, что позволяет  исследователям проводить стимуляцию и тут же изучать функциональные эффекты от подачи ультразвука в мозг. Исследователи протестировали прибор на четырех анестезированных овцах и продемонстрировали, что фокусировка ультразвуковых волн на моторной коре активирует мышцы ног при подавлении активности в сенсорной области.

Ученые ожидают, что способность носимого гаджета стимулировать конкретную область мозга с высокой точностью, без каких-либо операций или медикаментов, откроет новые возможности не только для нейрофизиологических исследований, но и для клинических применений. Это поможет разработать новые стратегии, от функционального картирования мозга до лечения многочисленных неврологических и психических расстройств. Авторы планируют в следующий раз проверить гарнитуру на бодрствующих подвижных овцах.

“Живые электроды” для стимуляции мозга

“Engineered Axonal Tracts as “Living Electrodes” for Synaptic-Based Modulation of Neural Circuitry” | Advanced Functional Materials | doi: 10.1002/adfm.201701183

  нейромодуляция

Биоинженеры из Пенсильванского университета презентуют концепцию “живых электродов”, которые не только полностью совместимы с тканью, но и растут в ней, точно связываясь с клетками нужного типа. Идея в том, чтобы роль длинного зонда с электродами выполнял пучок нервных волокон, вживленных в мозг извне. Авторы радикально решают проблему биосовместимости. Вместо того чтобы искать новые материалы, стремясь снизить иммунный ответ, авторы берут обычные нейроны -- ведь аксон тоже принимает и передает электрический потенциал.

В центре -- стандартный электрод, воздействие сильное, но нет избирательности. Справа -- оптрод, избирательность есть, но свет проникает неглубоко. Слева -- живой электрод: высокая избирательность, долгий срок службы, не требует введения вируса в ткани.

Нейроны сперва выращивают in vitro, в полой трубке из агарозы диаметром до 500 мкм. На одном конце помещают клетки, а полость заполняют коктейлем из внеклеточного матрикса, чтобы направлять рост аксонов вдоль трубки. Такая “микроколонка” может быть от 5 до 30 мм в длину. Далее ее имплантируют в выбранное место коры, вводят как обычный зонд. Разница в том, что часть трубки, что находится внутри мозга, со временем рассасывается и остается лишь пучок нервных волокон -- по нему можно отправить сигнал в мозг. 

Причем нейроны можно вырастить из стволовых клеток самого человека, тогда организм примет их как своих. Можно их запрограммировать на синаптическую связь только с клетками определенного типа, что даст избирательность стимуляции. Далее, нейронам (живым электродам) можно придать чувствительность к свету, заранее встроив ген светочувствительного белка. Тогда вспышка света запустит потенциал действия, и не нужно подводить ток. И конечно, нейроны в пучке можно  по-разному запрограммировать и получить разные режимы стимуляции.

Слева: аксоны выходят из микроколонки и связываются только с нейронами заданного типа (круги, а не звездочки) Справа: схема смешанного электрода, где одна субпопуляция (синие клетки) возбуждаются красным светом, а другая субпопуляция (темно-зеленые клетки) может быть подавлена зеленым светом.

Такой живой электрод, по мере того как гидрогелевый кожух исчезнет, интегрируется в ткань мозга, включится в нейронную сеть и будет работать дольше обычных зондов, гипотетически всю жизнь организма. При этом один аксон способен синаптически связаться с сотнями и даже тысячами клеток. Авторы пишут, что уже строят живые электроды, где от 5 000 до 50 000 нейронов в колонке, и она лишь в два раза толще человеческого волоса.

Пока идею, похожую на интерфейс из “Аватара”, по-настоящему не протестировали, но у авторов богатый опыт в тканевой инженерии. Они считают, что живые электроды могут оказаться более выгодной стратегией для воздействия на глубокие слои мозга, ибо дают большую специфичность и более длительные сроки работы интерфейса, по сравнению с имеющимися подходами.

Органоиды из клеток человека в мозге живых крыс

“Transplantation of human cortical organoid tissue for reconstruction of rat visual cortex” | SfN Neuroscience 2017 | 273.05

  органоиды

Нейрохирурги того же Пенсильванского университета трансплантировали в мозг живых крыс органоиды из зрелых нейронов человека. Органоиды были получены из линии эмбриональных стволовых клеток, модифицированных для экспрессии зеленого флуоресцентного белка. Нейроны прижились внутри мозга крыс и даже реагировали в ответ на зрительную стимуляцию. Исследование также было представлено на ежегодном съезде общества нейронаук в Вашингтоне.

Взрослых самцов крыс анестезировали, вскрывали им череп и делали биопсию мозга -- щипцами вынимали кусочек ткани 2х2 мм. Затем органоиды из нейронов возрастом два и три месяца клали в возникшую полость первичной зрительной коры. Грызуны жили так два месяца, после чего их снова анестезировали, вставляли 32-канальный электрод и записывали вызванную активность органоидов.

Когда ученые светили крысам в глаза или стимулировали области мозга, вовлеченные в зрение, клетки в органоиде отвечали потенциалами. Это показало, что человеческая мозговая ткань стала функционально интегрирована с тканью мозга крыс.

Из одиннадцати крыс органоиды выжили у семи. Внедренные клетки вырастили много отростков в мозг животных, отдельные аксоны простирались на 1,5 мм от места трансплантации в мозолистое тело -- пучок волокон, соединяющих левое и правое полушария головного мозга. Авторы также наблюдали в органоидах популяции клеток-предшественников, то есть созревание нейронов человека не закончилось и продолжалось уже внутри мозга крыс.

Авторы надеются, что церебральные органоиды будут однажды использоваться для лечения черепно-мозговых травм, инсульта и даже шизофрении и аутизма. Трансплантация ткани, которая уже организована, структурирована и проявляет электрическую активность -- органоид мозга -- может работать лучше, чем просто инъекции отдельных клеток. Органоиды будут более эффективно интегрироваться с поврежденным мозгом, включаться в работающие сети и строить новые.  

15.12.2017Обзор новостей нейротехнологий. 09.12.17 - 15.12.17

Самые актуальные новости за неделю.

Подробнее
15.12.2017НейроЧат на инновационном форуме Подмосковья

Компания НейроЧат приняла участие в Инновационном  форуме Подмосковья, прошедшем 13 декабря в Доме правительства Московской области. 

Подробнее
15.12.2017Компания ВИКИУМ прошла в финал шоу "Идея на миллион" на канале НТВ

Поздравляем наших партнеров с успешным прохождением в финал и желаем победы на дальнейших этапах битвы стартапов!

Подробнее
15.12.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 09.12.17 - 15.12.17

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий.

Подробнее
13.12.2017Предновогодняя встреча участников AR/VR-индустрии

Приглашаем поделиться итогами и достижениями в AR/VR-индустрии, обсудить планы и прогнозы на ближайшее (и не только) будущее.

Подробнее
13.12.2017Опубликована программа конференции OpenTalks.AI

Открытая конференция по искусственному интеллекту пройдет с 7 по 9 февраля 2018 года в Москве.

Подробнее
11.12.2017В МФТИ пройдёт корейско-российский форум по искусственному интеллекту

Он впервые объединит экспертов федерального и международного уровня.

Подробнее
8.12.2017Обзор новостей нейротехнологий 01.12.17 - 08.12.17

Самые актуальные новости на неделю.

Подробнее
7.12.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 30.11.17 - 07.12.17

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий за неделю

Подробнее
6.12.2017"Котел идей" представил широкой общественности самые прорывные исследования в сфере нейронаук

В пространстве "Точка кипения" прошла юбилейная сессия ученых и разработчиков "Котел идей Нейронет".

Подробнее
6.12.2017В МФТИ прошел круглый стол «Предпринимательство и инновации»

В нем приняли участие известные предприниматели, инвесторы, учёные, студенты и преподаватели  — все те, кого в разное время объединил Физтех, и кому небезразлична его дальнейшая судьба.

Подробнее
5.12.20172 декабря состоялись первые в мире состязания по миослалому на платформе Lego MINDSTORMS

2 декабря в рамках Инженерных стартов (категория "бионейроупривление") в Технопарке лицея № 1523 прошли соревнования по миослалому. Главный судья соревнований - старший преподаватель и ведущий инженер BiTronics Lab - Кудрявцев Валерий Рудольфович.

Подробнее
1.12.2017Программа открытой сессии "Котел идей Нейронет"

Юбилейная сессия "Котел идей Нейронет" состоится 5 декабря в пространстве "Точка кипения".

Подробнее
1.12.2017Обзор новостей нейротехнологий 24.11.17 - 01.12.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
1.12.2017Обубликован рейтинг нейронет-центров

Отраслевой союз «Нейронет» публикует рейтинг университетских территорий, обладающих наибольшим потенциалом для разворачивания сети Нейронет-Центров

Подробнее
30.11.2017Обзор новостей в России и мире. СТАРТАПЫ И БИЗНЕС в сфере нейротехнологий 24.11.17 - 30.11.17

Самые актуальные новости бизнеса в сфере нейротехнологий за неделю

Подробнее
123242, г. Москва, Малый Конюшковский пер., д. 2, оф. 17