Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиПресс-центрДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 05.08.17-11.08.17
Новости
11.08.2017

Обзор новостей нейротехнологий 05.08.17-11.08.17

Микроскопия без линз

"3D imaging of optically cleared tissue using a simplified CLARITY method and on-chip microscopy" | science Advances | doi: 10.1126/sciadv.1700553

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Нейрофарма.jpg  имиджинг

Инженеры из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предложили простой метод микроскопии тканей мозга без линз и дорогостоящего оборудования. Процедура получения снимков ускоряется, требует меньше компьютерной памяти и пригодится для исследований с малым бюджетом. Результат получают в два шага. На первом готовят образец ткани, делая его прозрачным и окрашивая нужные клетки. Затем сверху образца помещают источник света, а ниже ставят фото-сенсор для мобильного телефона. Сенсор захватывает тень от клеток, после чего получают 3D изображение, последовательно складывая кадры, снятые на разных глубинах образца.

Кусочек мозга мыши толщиной 0.2 мм сделали прозрачным, упростив известный метод CLARITY, разработанный в Стэнфордском университете. Из образца пассивно вымывают липиды, заменяют их гидрогелевой матрицей с полимеризацией акриламида для поддержания целостности ткани. Белки и нуклеиновые кислоты остаются на месте. Образец становится прозрачным, а вкрапления тел клеток, что представляют интерес, окрашивают для контраста. Так CLARITY значительно уменьшает рассеяние и поглощение света тканью, повышая эффективную глубину микроскопии.

 

D:\Denis\work\August_2\pix\zhang3HR.jpg

 

Схема безлинзовой микроскопии на чипе. Контейнер из полимера PDMS накрыт тонким стеклом. Внутри прозрачный «очищенный» образец мозга мыши.

Образец ткани мозга затем кладут в тонкий прозрачный контейнер с раствором. Сверху освещают его синим светом, а на расстоянии 1-2 мм прямо под образцом закрепляют CMOS-сенсор Sony с разрешением 16,41 мегапикселей. Контейнер периодически чуть смещается по вертикали и горизонтали, в каждом положении сенсор делает снимки. Далее алгоритм обратного распространения, основанный на методе углового спектра, используют для цифровой обратной дифракции света и получения фокусного изображения для любой заданной глубины образца.

Авторы взяли слой ткани длиной 20 мм и получили полную его 3D реконструкцию за полчаса. За счет того, что ткань прозрачна, а поле обзора сенсора гораздо шире, чем у микроскопа, им понадобилось всего 324 снимка и 3.5 Гб памяти. Они далее убедились, что такие изображения хорошо согласуются с изображениями, полученными с использованием сканирующего оптического микроскопа. Только микроскоп для того же результата делает 6 716 снимков, и они весят 39.4 Гб – почти в 11 раз больше. Так, устранив линзы и другие сложные оптические компоненты, авторы создали новый метод портативной и быстрой микроскопии с субмикронным разрешением, где нужны простой источник света и датчик потребительского качества.

 

Чип перепрограммирует клетки в живом организме

“Topical tissue nano-transfection mediates non-viral stroma reprogramming and rescue” | Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2017.134

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Нейрофарма.jpg клеточные технологии

Инженеры из Университета штата Огайо разработали технологию тканевой нано-трансфекции (TNT). Клетки кожи перепрограммируются в клетки другого типа прямо в организме, одним касанием небольшого чипа. Так можно заживлять раны, сосуды, восстанавливать потерю нейронов. Действие занимает секунды, на кожу кладут устройство, затем снимают, и далее перепрограммирование идет своим чередом. TNT неинвазивна, не требует лабораторных процедур и будет работать на любом типе ткани, не только на коже. Хотя на коже TNT позволяет вырастить клетки для любого органа.

Технология использует факторы транскрипции, известные в клеточной терапии. Ключевая разница в том, как их доставляют в клетки. Авторы отказались от вирусов, молекулы вводят из чипа в ткань по наноканалам глубиной ~ 10 мкм, пропуская вдоль них интенсивный, но короткий электрический разряд. Он открывает нанопоры в мембранах, нужные факторы попадают в цитоплазму клеток, электрофоретически запуская процесс перестройки клетки. Чип снимают, перепрограммирование идет в ткани далее без его участия.

D:\Denis\work\August_2\pix\гшнггп9щгз.jpg

Иллюстрация схемы TNT. Положительный электрод вводится внутрикожно, отрицательный контактирует с раствором. Через электроды подают импульсное электрическое поле (250 В, импульсы по 10 мс). Вверху на электронных микрофотографиях видна нанопористая решетка поверхности чипа. Наноканалы находятся в прямом контакте с верхним клеточным слоем. Внизу флуоресцентные изображения кожи мыши после лечения TNT.

В серии лабораторных тестов авторы прикладывали чип к месту повреждения на лапах живых мышей, где был нарушен кровоток. Чип содержал факторы, переключающие клетки кожи в клетки сосудов. Через неделю авторы начали замечать изменения, ко второй неделе появились активные кровеносные сосуды, к третьей лапы были спасены, без применения каких-либо иных форм лечения. Авторы также вырастили нейроны на поверхности кожи мыши и затем ввели их в пораженный мозг животного. Спустя несколько недель после инсульта мозговая функция у мыши была восстановлена.

По словам авторов, TNT работает в 98% случаев. Процедура проста, одним касанием чипа можно конвертировать ткань в клетки любого органа. Технология использует клетки, которые уже находятся в организме, и иммунное подавление не требуется. Если клинические испытания на людях пройдут успешно, TNT может стать незаменимой для восстановления поврежденной или стареющей ткани, включая органы, сосуды и нервные клетки.

 

Ультразвук и микрочастицы для местной анестезии

“Ultrasound-triggered local anaesthesia” | Nature Biomedical Engineering | doi:10.1038/s41551-017-0117-6

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Нейрофарма.jpg нейромодуляция

Команда исследователей из США, Испании и Гонконга под руководством Дэниела Кохейна из Медицинской школы Гарварда разработали схему локальной доставки обезболивающих, которая включается ультразвуком. Авторы синтезировали липосомы, сферические везикулы диаметром три микрометра, и инкапсулировали в них два вещества: тетродотоксин (TTX) и протопорфирин IX (PPIX). Первое известно как токсин, найденный у рыбы фугу, его взяли в качестве блокатора нервной передачи. Второе служит сенсибилизатором звука. Чтобы снять боль в заданном месте, липосомы вводят инъекцией. Блокатор не начнет действовать, пока не включат ультразвук.

Авторы использовали реакцию из области сонохимии. При воздействии ультразвука PPIX производит активные формы кислорода, они реагируют с мембраной липосомы, вызывая ее дестабилизацию и приводя к импульсному высвобождению анестетика. Когда вводили липосомы без PPIX, применение ультразвука на выход токсина не влияло. Отсюда можно заключить, что механизм высвобождения был именно химический (окисление липидов), а не физический (механическое разрушение мембран). И это оставляет возможность включать обезболивание несколько раз.

D:\Denis\work\August_2\pix\онеапыу.jpg

 

Применение ультразвука к анестезирующим липосомам. Звукочувствительный протопорфирин (синий), вставленный в липосомальную мембрану, вызывает окисление липидов, высвобождая токсин (красный).

Если анестетик можно будет выпускать из частиц повторно, это позволит пациентам самим управлять обезболивающим эффектом в зависимости от ощущений. Авторы добавили в схему еще одно вещество, дексмедетомидин, он повышает фармакологическую активность анестетиков. Они испытали метод на крысах, вводя липосомы в седалищный нерв, и за счет одной инъекции достигли локальной нервной блокады сперва на пару часов, затем на час и потом еще на полчаса. Все животные выжили, а гистологический анализ показал лишь воспаление в месте инъекции при отсутствии других повреждений тканей.

Преимущества использования ультразвука для выпуска лекарств по запросу очевидны. Человек может сам выбрать момент и избежать наводнения тела обезболивающими средствами. Метод не инвазивен и прост, он будет широко доступен в клинической практике. Остается улучшить звукочувствительные липосомы, чтобы получить больше трех импульсных высвобождений на одну инъекцию. И, возможно, подобрать другой блокатор, менее опасный.


Не все игры полезны для гиппокампа

“Impact of video games on plasticity of the hippocampus” | Molecular Psychiatry | doi: 10.1038/mp.2017.155

D:\Denis\work\Развл и спорт.jpg  D:\Denis\work\Образование.jpg  D:\Denis\work\Нейроассист.jpg  D:\Denis\work\Маркетинг.jpg  виртуальные среды

Видеоигры в самом деле влияют на развитие отдельных структур мозга, причем в обе стороны, принося пользу некоторым когнитивным системам, но и порой вызывая истощение гиппокампа. Так установили канадские психологи из Университета Монреаля и Университета Макгилл в исследовании на 97 добровольцах, которые два месяца играли в видеоигры. Врачи говорят, что чем меньше становится нейронов в гиппокампе, тем выше риск развития нейропсихиатрических заболеваний, от депрессии до шизофрении и болезни Альцгеймера. Психологи же показали, что увлечение играми становится фактором риска, и многое зависит от выбора игровой стратегии.

Гиппокамп расположен в глубине мозга и участвует во многих важных функциях, включая пространственную навигацию и эпизодическую память. Другая парная структура – стриатум – включает хвостатое ядро и вовлечена в закрепление привычек и процедурной памяти. Например, однажды обучившись, человек всю жизнь помнит, как ездить на велосипеде – благодаря хвостатому ядру. Оно действует словно «автопилот». Авторы выяснили, что в играх большинство людей полагаются именно на эту структуру. И чем больше они используют хвостатое ядро, тем меньше нагружают гиппокамп, в итоге гиппокамп теряет клетки.

 

 

а) уменьшение серого вещества в гиппокампе у игроков, не полагающихся на ориентиры в окружающей среде; b) увеличение серого вещества у игроков, полагающихся на ориентиры в окружающей среде.

В исследовании мужчины и женщины три раза в неделю играли в экшн-игры, такие как Call of Duty, Killzone и Borderlands2, а также 3D-игры из серии Super Mario. Им делали МРТ мозга и смотрели, как игровая практика влияет на серое вещество в гиппокампе. Но прежде авторы выяснили, какую стратегию используют игроки для ориентации в игровом пространстве. Участники прошли тест в виртуальном лабиринте. Для помощи в пространственной ориентации на дальнем фоне виртуальной среды разместили два дерева, скалу и горы. Лабиринт служил тестом, где проверяли стратегии навигации, связанные с работой гиппокампа и хвостатого ядра.

Если человек полагался на ориентиры и нагружал гиппокамп, он с трудом проходил тест, когда деревья, скалу и горы убрали. Те, кто просто запоминал повороты, задействуя хвостатое ядро, справлялись с задачей лучше. Разница стратегий сказалась затем на пластичности структур мозга. После двух месяцев игровой практики серого вещества в гиппокампе убавилось как раз у тех, кто не полагался на фоновые объекты. Авторы отмечают, что риск истощения гиппокампа следует учитывать при разработке экшн-игр. Дизайн игры должен поощрять игрока использовать пространственные стратегии, нужно обогащать среду ориентирами и не увлекаться встроенными навигаторами и функциями автоматического выстраивания маршрута. 


Нейрофидбэк управляет функциональной связностью мозга

“Connectivity Neurofeedback Training Can Differentially Change Functional Connectivity and Cognitive Performance” | Cerebral Cortex | doi: 10.1093/cercor/bhx177

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Образование.jpg  D:\Denis\work\Развл и спорт.jpg  D:\Denis\work\Маркетинг.jpg  D:\Denis\work\Нейроассист.jpg  нейрофидбэк

Японские нейробиологи из Международного исследовательского института телекоммуникаций ATR показали, что методом нейробиологической обратной связи (т.н. нейрофидбэк),  люди могут отрегулировать функциональную связь между двумя областями мозга. При расстройствах психики функциональная связность активных участков, измеряемая временными корреляциями, сильно нарушена по сравнению с нормой. Известные методы лечения психических расстройств, будь то лекарства и когнитивно-поведенческая терапия, не могут усилить или ослабить связь прицельно между заданными участками, поскольку влияют на мозг глобально. В новом исследовании авторы с помощью нейрофидбэка изменили силу функциональной связи между левой частью первичной моторной коры и левой частью боковой теменной коры у тридцати испытуемых.

Авторы оценивали связность заданных участков мозга с помощью фМРТ в режиме реального времени и в состоянии покоя (Resting state fMRI). Участников разделили на две группы, пять дней они выполняли простые задачи, связанные с воображением и контролем кисти. Целью одной группы стало повышение функциональной связности, и людям давали денежное вознаграждение в тестах с высокой временной корреляцией между двумя выбранными областями мозга. В другой группе, напротив, целью было снизить функциональную связность, вознаграждение давалось в испытаниях с низкой временной корреляцией.

 

 

После периода отдыха, обозначенного меткой «=», испытуемым было предписано представлять нажатия пальцем, пока на экране оставалась метка «+». Зеленый диск служил индикатором обратной связи: размер диска пропорционален корреляции на томограмме между BOLD сигналами в двух целевых областях мозга.

Тренировки не только привели в обеих группах к запланированным изменениям, видным на сканах мозга, но и улучшили результат участников в поведенческих тестах. Авторы пишут, что их методика открывает возможность избирательно менять функциональную связность любых двух областей мозга в любом заданном направлении, усиливать или ослаблять, если нужно, для возврата к норме или улучшения когнитивных функций. Открытый эффект поможет найти новые применения нейрофидбэка в клинических, реабилитационных и учебных практиках, использующих нейрональную пластичность. Испытуемые достигли изменений в мозге за пять дней, так что проверить и оценить эффективность метода можно очень быстро. 

13.07.2018Обзор новостей нейротехнологий 07.07.18 - 13.07.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
13.07.2018EdTech Акселератор ED2: старт второго набора

ED2 совместно с негосударственным институтом развития «Иннопрактика» и «Global Venture Alliance» объявляют о запуске второго набора образовательных стартапов в отраслевую программу акселерации 

Подробнее
12.07.2018Отраслевой союз «Нейронет» запускает специальный образовательный проект «Нейро Академия»

Проект направлен на складывание устойчивого молодёжного сообщества, объединенного идеей построения нового будущего через призму развития рынка Нейронет

Подробнее
12.07.2018Медицинские разработки резидентов «Сколково» внедрят на Новгородчине

Это предусмотрено соглашением о сотрудничестве, подписанным председателем правления Фонда «Сколково» Игорем Дроздовым и губернатором Новгородской области Андреем Никитиным

Подробнее
10.07.2018Мастер-класс по работе с интерфейсом мозг-компьютер

14 июля 2018 г. на площадке ФРИИ (Фонда развития интернет-инициатив) состоится мастер-класс по работе с интерфейсом мозг-компьютер, на котором специалисты расскажут обособенностях работы потребительских нейроинтерфейсов и сферах применения технологии

Подробнее
10.07.2018Высшая Инжиниринговая Школа НИЯУ МИФИ представляет образовательную программу для магистратуры

Среди направлений обучения - прикладное программирование (Python и SQL), нейросетевое моделирование, машинное обучение, управление проектами

Подробнее
6.07.2018Обзор новостей нейротехнологий 30.06.18 - 06.07.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
6.07.2018Хакатон по созданию умных чатботов в МФТИ

На Физтехе завершился хакатон и летняя школа DeepHack.Chat, организованные лабораторией нейронных систем и глубокого обучения МФТИ в рамках работы над проектом iPavlov

Подробнее
6.07.2018Робототехника сегодня и перспективы шагающих роботов

Отраслевой союз «Нейронет» и Neuro Academy представляют летнюю серию лекций, на которых можно будет узнать как меняется сфера нейротехнологий, куда движется роботехника и изучить особенности психо-физиологии человека

Подробнее
6.07.2018Генетика может влиять на успехи сборной России по футболу

Ученые Genotek исследовали генетические маркеры, связанные со спортивными способностями, и частоту их встречаемости среди населения 70 стран, чьи национальные сборные вошли в усредненный рейтинг FIFA

Подробнее
5.07.20184 июля прошел очередной штаб рабочей группы «Нейронет» НТИ

В рамках штаба было представлено четыре проекта

Подробнее
4.07.2018Открытая лекция о виртуальной реальности

6 июля 2018 г. в Сколковском институте науки и технологий состоится открытая лекция о виртуальной реальности

Подробнее
2.07.2018Проекты НейроЧат и Нейробарометр на XIV Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии»

4-10 июня в Крыму, городе Судак состоялся XIV Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», в рамках которого были представлены доклады и проведены лекции на тему исследований нервной системы и использованию полученных данных на практике

Подробнее
29.06.2018Обзор новостей нейротехнологий 23.06.18 - 29.06.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
29.06.2018Завершился университетский чемпионат НИЯУ МИФИ «World Skills»

Отраслевой союз «Нейронет» выступил партнером секции «Машинное обучение и большие данные»

Подробнее
29.06.2018Как собрать модель потребителя из множества «реальностей»

5 июля в рамках проекта «Университет, открытый городу: Вышка в Парке Горького» пройдет лекция профессора, декана Высшей школы маркетинга и развития бизнеса НИУ ВШЭ Татьяны Комиссаровой

Подробнее
28.06.2018В Самаре разработали тренажер для реабилитации детей с ДЦП с помощью системы оптического трекинга

Специалисты Самарского государственного медицинского университета разработали уникальный программно-аппаратный комплекс ReviMotion для реабилитации детей с ДЦП и другими нарушениями двигательной активности

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