Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиПресс-центрДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 06.01.18 - 12.01.18
Новости
12.01.2018

Обзор новостей нейротехнологий 06.01.18 - 12.01.18

Внутриклеточные измерения с помощью роботов

“Multi-neuron intracellular recording in vivo via interacting autopatching robots” | eLife | doi: 10.7554/eLife.24656

  роботы

Инженеры из Массачусетского технологического института вместе с коллегами из Технологического института Джорджии придумали, как с помощью робота записать локальный потенциал сразу в нескольких клетках живого мозга. Они усовершенствовали свою прошлую работу, где научили программу управлять манипулятором с микропипеткой. Теперь же программа управляется сразу с четырьмя манипуляторами, что позволяет делать пэтч-кламп в нескольких нейронах.

Методом пэтч-кламп измеряют как надпороговые, так и подпороговые флуктуации потенциала мембраны в одиночных нейронах. Это трудный для применения электрофизиологический инструмент, так как ученым приходится вручную направлять тонкую микропипетку в ткань мозга и подводить ее кончик к мембране отдельной клетки. Авторы автоматизировали этот процесс, создав робота “Автопатчер”. Робот аккуратно вводит пипетку и периодически измеряет сопротивление на ее конце. По мельчайшим изменениям сопротивления он угадывает расстояние до мембраны. 

Система состоит из четырех роботизированных кронштейнов, расположенных радиально, и связанных с ними аппаратур управления сигналом и давлением. Пипетка, держатель пипетки и головной блок усилителя установлены на роботизированные рычаги. Каждая головная ступень подключается к усилителю, который направляет сигналы на компьютер.

Далее инженеры разработали схему с четырьмя автономными автопатчерами, которые работают согласованно. Если бы манипуляторы двигались независимо, то механические возмущения в ткани мозга мешали бы измерениям. Поэтому когда один робот “делает ход”, остальные ждут, и так все совершают маневры поочередно. Используя этот подход, авторы использовали четырех роботов для внутриклеточных записей нескольких нейронов в соматосенсорной и зрительной коре анестезированных мышей и соматосенсорной коре бодрствующей мыши.

Автоматизация локальной регистрации потенциала  in vivo открывает возможность для высокоплотного картирования внутриклеточной активности ансамблей нейронов в живом мозге. Такая задача практически непосильна для человека, если он выполняет ее вручную. Авторы считают, что количество одновременно контролируемых пипеток можно увеличить в три-четыре раза, взяв миниатюрные микроманипуляторы и добавив еще несколько пневматических клапанов в многоканальный блок управления.

Синтезатор речи нового поколения

"Natural TTS Synthesis by Conditioning WaveNet on Mel Spectrogram Predictions" | arXiv:1712.05884 | PDF

    обучение нейросетей

Программисты компании Google, Inc. представили инструмент с нейросетевой архитектурой, который синтезирует речь прямо из печатного текста. Синтезатор получил название Tacotron 2 и звучит практически неотличимо от речи живого человека. Описание нейросети авторы выложили в виде препринта на arXiv, а сэмплы с тестовыми записями можно прослушать на страничке Google: samples.

Система состоит из двух глубоких нейронных сетей. Первая сеть преобразует текст в спектрограмму -- визуальный способ представления звуковых частот во времени. Затем полученная спектрограмма подается в сеть WaveNet, звуковой движок из исследовательской лаборатории AI Alphabet, который читает диаграмму и генерирует соответствующие звуковые волны. Tacotron 2 сам обучается на записях с человеческим голосом. Сеть учится нюансам произношения, таким как громкость, скорость и интонация.

Блок-схема системной архитектуры. Нижняя половина схемы описывает модель, которая переводит последовательность букв в спектрограмму.

Исследователи Google демонстрируют, что Tacotron 2 умеет справляться с труднопроизносимыми словами и именами, а также способен изменять то, как он проговаривает фразу, в зависимости от пунктуации. Например, слова с заглавной буквы акцентируются, как сделал бы человек, указывая, что конкретное слово является важной частью предложения. Авторы предлагают желающим послушать записи, где одну и ту же фразу говорит человек и синтезирует нейросеть, и угадать, какая из них кому принадлежит.

Tacotron 2 станет мощным дополнением к сервису Google Assistant, хотя проблемы остаются. Например, система испытывает трудности с произнесением отдельных слов (таких как «decorum» и «merlot»), а иногда даже произвольно генерирует странные шумы. Кроме того, Tacotron 2 пока не может генерировать аудио в реальном времени и не позволяет управлять сгенерированной речью, например, делать ее произнесение радостным или грустным. Все это интересные исследовательские задачи, и они будут со временем решены.

Измерение активности мозга с помощью автофлуоресценции

“Imaging of Neuronal Activity in Awake Mice by Measurements of Flavoprotein Autofluorescence Corrected for Cerebral Blood Flow” | Frontiers in Neuroscience | doi: 10.3389/fnins.2017.00723

  имиджинг

Японские ученые из Национального института квантовой и радиологической науки и техники разработали метод визуализации активности мозга с помощью самосветящегося белка. Когда нейроны активны, они потребляют больше кислорода, и это отражается на работе митохондрий. Зеленая флуоресценция белка флавопротеина как раз связана с изменениями метаболизма митохондрий в клетках, и этот эффект используют для визуализации.

Проблема, однако, в том, что флавопротеин излучает на длине волны 535 нм, а такой свет поглощается гемоглобином, который тоже прибывает в очаг нейронной активности, так как кислород переносится кровью. В итоге сигнал содержит не только свечение флавопротеина, но также эффекты поглощения и рассеяния света гемоглобином, что дает искаженную картину. Авторы решили задачу удаления артефактов и получили очищенный сигнал свечения, связанный с активностью клеток.

Поверхность коры в краниальном окне одновременно освещается светом двух ламп. Одна камера ловит отраженный свет, другая -- зеленое свечение флавопротеина. 

Они разработали метод коррекции изображений зеленой флуоресценции для устранения эффектов поглощения света и протестировали его на мышах. Животных анестезировали, утоньшили черепную кость в области соматосенсорной коры и наложили на нее стекло, создав таким образом т.н. “краниальное окно”. Через неделю мышей поместили на шар, где они свободно двигались, а голова была закреплена под двумя фотокамерами.

В “окно” светили лампой и измеряли отраженный свет, вычисляя эффекты поглощения волн гемоглобином во время тактильной стимуляции. Одновременно измеряли автофлуоресценцию флавопротеина и корректировали сигнал с учетом полученных значений поглощения. Авторам удалось продемонстрировать точную оценку активности клеток мозга независимо от гемодинамики.

3D-печать искусственны хаксонов

“Engineered 3D-printed artificial axons” | Scientific Reports | doi: 10.1038/s41598-017-18744-6

  биоинженерия

Биоинженеры из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета разработали искусственные аксоны для исследований физиологии и поведения клеток. Модель позволяет независимо управлять геометрией волокон, механической жесткостью и функциями молекул-лигандов, тем самым воспроизводя ключевые особенности биологических аксонов в нормальном состоянии и при патологиях.

Все предыдущие модели пренебрегали важным свойством ткани мозга, в частности, нейронных аксонов: чрезвычайно малой механической жесткостью. Однако глиальные клетки очень механикочувствительны -- они оборачивают аксоны миелиновой оболочкой, и жесткость волокон сильно влияет на способность глии выполнять эту работу. Поэтому авторы изготовили цилиндрические волокна из мягких материалов, отразив свойства настоящих аксонов.

Массивы вертикальных волокон однородного диаметра имитируют геометрию пучков аксонов и участков белого вещества и позволяют быстро обнаружить миелиновую оболочку. Горизонтальные волокна позволяют получить высокую производительность миелина на сегмент волокна.

Они учли ключевые физические, механические и поверхностные свойства волокон, а не только функцию электропроводности. Используя технологию 3D печати и биосовместимые полимеры с широким диапазоном механических свойств, инженеры изготовили массивы искусственных аксонов диаметром <10 мкм в вертикальной и горизонтальной ориентациях. Из полидиметилсилоксана (PDMS) образовали эластичные и деформируемые волокнистые матрицы, на основе полигидроксиэтилметакрилата (pHEMA) получили вязкоупругие гидрогели.

Авторы засеяли модель живыми глиальными клетками и наблюдали их миграцию вдоль искусственных аксонов. Со временем олигодендроциты стали покрывать волокна миелиновой оболочкой, полностью обернутые сегменты располагались в диапазоне от 10 мкм до всей длины аксонов (70-120 мкм). Модель позволяет проектировать физические и биохимические сигналы для клеток таким образом, чтобы имитировать конкретные компоненты нервной системы или среды заболевания. Модель in vitro для понимания взаимодействия между глиальными клетками и нейронами представляет как научный, так и технологический интерес.

21.09.2018Обзор новостей нейротехнологий 15.09.18 - 21.09.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
21.09.2018Открыт прием заявок для участия в конкурсе «УМНИК-НТИ» по тематикам Нейронет

ФГБУ Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонд содействия инновациям), совместно с Отраслевым союзом «Нейронет», запустили сбор заявок на участие в программе «УМНИК-НТИ» по тематикам, связанным с технологиями Нейронет

Подробнее
20.09.2018DESIRIUM изменит рынок потребления контента в VR

Компания FIBRUM анонсирует запуск платформы DESIRIUM, способной изменить рынок дистрибуции контента в VR

Подробнее
20.09.2018Тренажеры Викиум внедрили в образовательную программу факультета бизнеса РЭУ им Г. В. Плеханова

В августе 2018 года компания Викиум провела пилотный проект с факультетом бизнеса РЭУ им Г. В. Плеханова «Капитаны России», с целью определить степень влияния когнитивных тренировок на повышение личной эффективности и усвоение нового материала у студентов

Подробнее
20.09.2018CultTech Lab приходит в Россию

Интегратор цифровых технологий для культуры RDI.Digital объявил Open Call для стартапов

Подробнее
18.09.2018Объявлены финалисты второго набора EdTech Акселератора ED2

На прошлой неделе эксперты российского edtech-рынка объявили 12 лучших стартапов, ставших лидерами по результатам второго отбора в акселерационную программу ED2

Подробнее
17.09.2018Лаборатория МФТИ запустила бесплатный сервис с искусственным интеллектом для ответов на вопросы клиентов

Команда прикладной разработки Лаборатории нейронных сетей и глубокого обучения МФТИ выпустила бесплатный сервис с искусственным интеллектом «Автоответчик 24/7»

Подробнее
17.09.2018Глава Минпромторга посетил стенд «Нейронет» на форуме Биотехмед

Денис Мантуров посетил «Биотехмед» в первый день его работы и ознакомился с экспозицией выставки

Подробнее
14.09.2018Обзор новостей нейротехнологий 08.09.18 - 14.09.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
14.09.2018Биомедицина будущего, технологические и правовые барьеры

В рамках форума "Биотехмед", прошедшего 10-11 сентября в г. Геленджик, состоялась панельная дискуссия на тему "Биомедицина будущего, технологические и правовые барьеры"

Подробнее
14.09.2018Региональная выездная сессия НТИ «Нейронет»

27-28 апреля 2018 года в Красноярске пройдет региональная выездная сессия НТИ «Нейронет» при поддержке правительства Красноярского края

Подробнее
13.09.2018НейроЧат занял первое место на Стартап-Ралли Биотехмеда

10-11 сентября 2018 в г. Геленджик проходил форум Биотехмед, в рамках которого проводились выставка достижений в сфере биомедицинских технологий и конкурс стартапов Стартап-Ралли. Конкурс состоял из двух блоков: «Фармацевтические препараты и лабораторная диагностика» и «Медицинские изделия и цифровая медицина». Всего в конкурсе приняло участие 26 проектов.

Подробнее
12.09.2018Открыта регистрация на конференцию «Нейрокомпьютерный интерфейс: наука и практика. Самара 2018»

Научная конференция по тематике нейрокомпьютерных интерфейсов вновь пройдет в Самарском государственном медицинском университете

Подробнее
12.09.2018В Сколково названы лучшие IT-решения для туротрасли

Всероссийский конкурс «Инновационные решения в области информационных технологий для сферы туризма» был организован Фондом «Сколково» и Ассоциацией туроператоров России (АТОР). Одними из призеров стали компании «3Дримтим» и «Нейротренд».

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