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.

10.12.2018V КОНГРЕСС: "ИННОВАЦИОННАЯ ПРАКТИКА: НАУКА + БИЗНЕС"

Конгресс «Инновационная практика: наука + бизнес» — коммуникационная площадка, которая в пятый раз объединит представителей науки, бизнеса, образовательных учреждений, институтов развития и госструктур для обмена опытом и поиска практических решений в области развития структур и механизмов инновационной экономики и кадрового потенциала страны.

Подробнее
7.12.2018Обзор новостей нейротехнологий 01.12.18 - 07.12.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
7.12.2018Нейронет на форуме «Экосистема НТИ» в Сочи

6-7 декабря прошел форум «Экосистема НТИ» - итоговое мероприятие года, посвященное самым актуальным вопросам в повестке НТИ. В этом году на площадке в Сочи собрались около 300 экспертов, связанных с Национальной технологической инициативой – представители власти, институтов развития, научного сообщества, предприниматели, учёные, инвесторы и многие другие.

Подробнее
7.12.2018НейроЧат выиграл в конкурсе Минпромторга «Надежда на технологии»

Система коммуникации для людей с ограничениями речи и движений НейроЧат выиграла в категории «Лучший социально-ориентированный стартап года в сфере реабилитационных технологий и устройств»

Подробнее
7.12.2018На форуме «Надежда на технологии» представили уникальные разработки для слепых и глухих

4 и 5 декабря 2018 года в Москве на национальном форуме и выставке «Надежда на технологии» в Центре международной торговли некоммерческая Лаборатория «Сенсор-Тех» представила сразу два уникальных продукта для людей с нарушенным слухом и зрением. В работе форума принял участие Министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров. Поддержку разработчикам предоставили БФ «Фонд поддержки слепоглухих «Со-единение»и Национальная технологическая инициативав рамках дорожной карты «Нейронет». 

Подробнее
7.12.2018Ограничения когнитивного ресурса человека обнаружили при помощи биологической обратной связи

Группа исследователей из Саратовского технического университета и Технического университета Мадрида проверили, возможно ли моментально и без тренировок повысить эффективность работы сенсорной системы человека при восприятии информации в условиях высокой когнитивной нагрузки.

Подробнее
6.12.2018В Москве прошел второй «Нейротлон» в 2018 году

5 декабря в Москве в «Экспоцентре», в рамках международного симпозиума «ExoRehabSpotlights» состоялись вторые за год соревнования ассистивных технологий «Нейротлон»

Подробнее
6.12.2018Нейротренажеры ReviVR и ReviMotion получили национальную премию «Надежда на технологии»

Разработанные в Самарском государственном медицинском университете нейротренажеры 

ReviVR и ReviMotion стали обладателями национальной премии “Надежда на технологии” в номинации «За вклад в развитие и продвижение реабилитационных технологий и универсального дизайна». Конкурс проводился в рамках III Национального форума реабилитационной индустрии и универсального дизайна «Надежда на технологии».

Подробнее
5.12.2018Эксперты Нейронет приняли участие в программе «Мы и наука. Наука и мы» на НТВ

Тема программы – «Через 10 лет физика осознает необходимость Бога»

Подробнее
4.12.2018«НТИ — это не просто интеллектуальное развлечение»

Для полноценного запуска перспективных рынков НТИ не достаточно выделения финансовых грантов. О том, как расширится набор инструментов поддержки и почему стратегия инициативы будет переформулирована в логике вызовов и барьеров, в интервью BG рассказал генеральный директор Российской венчурной компании Александр Повалко.

Подробнее
4.12.2018Мониторинг деятельности НТИ

Проектный офис Национальной технологической инициативы опубликовал мониторинг деятельности НТИ за ноябрь 2018 года

Подробнее
3.12.20182 декабря 2018 года прошел финал конкурса «УМНИК» по тематикам, связанным с технологиями Нейронет

ФГБУ Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонд содействия инновациям) совместно с Отраслевым союзом «Нейронет» провели 2 декабря финал программы «УМНИК» в рамках НТИ по тематикам, связанным с технологиями Нейронет (интерфейсы человеко-машинного взаимодействия, нейросети, Bigdata, IoT и другие). Мероприятие прошло в пространстве «Точка кипения» Агентства Стратегических Инициатив в Москве.

Подробнее
30.11.2018Обзор новостей нейротехнологий 24.11.18 - 30.11.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
30.11.2018Программа открытой научной сессии ученых и разработчиков «Котел Идей Нейронет»

4 декабря состоится «150-ая ежегодная уникальная открытая научная сессия ученых и разработчиков «Котел Идей Нейронет».

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