Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиПресс-центрДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 15.04.17-21.04.17
Новости
21.04.2017

Обзор новостей нейротехнологий 15.04.17-21.04.17

Микроскопия итеративного растяжения

“Iterative expansion microscopy” | Nature Methods | doi:10.1038/nmeth.4261

имиджинг

Биоинженеры из MIT улучшили метод “expansion microscopy”: два года назад они показали, как можно увеличить в 4.5 раза образец ткани мозга с сохранением взаимного расположения молекул. Объект раздувается, не теряя формы, и так легче изучать его мелкие структуры под микроскопом. В новой статье авторы добились 20-кратного увеличения, доведя разрешение метода до 25 нм. Теперь отлично видны такие детали как шипики дендритов.

 

При 20-кратном увеличении можно видеть дендритные шипики в конфокальный микроскоп

Основа метода -- полимерный гель из полиакрилата, он способен разбухать в несколько раз. В него помещают образец ткани или мозг мыши целиком, но прежде в ткань вводят антитела с особыми метками. Они связывают нужные белки мозга с молекулами геля: когда полимер растягивается, он увлекает белки за собой. Все лишние белки и жиры, которые не нужны для визуализации, к полимерам не крепятся и вымываются. В итоге получаем почти прозрачный образец, где видны изначально мелкие структуры, только они в разы крупнее обычного.

Чтобы увеличить их не в разы, а на порядок, ученые применили метод дважды. Они создали два разных геля, и второй зашел в пустоты, возникшие при первом раздувании. В серии опытов они добились увеличения в 16-22 раз. Этого хватает, чтобы, используя обычный конфокальный микроскоп, изучать архитектуру синапса у нейронов гиппокампа мыши. Метод дает качество сравнимое с лучшими оптическими микроскопами сверх-высокого разрешения, но он гораздо дешевле.  

 

Эпифлуоресценция клеток, меченных антитубулином, после увеличения образца в 53 раза через три последовательных расширения.

Авторы отмечают, что это не предел, им удалось раздуть один и тот же образец трижды: так 4.2 х 3.2 х 3.6 увеличение дает в сумме порядка 53-х раз. Однако оптическое разрешение метода пока ограничено размером антител. Если найти молекулы помельче, можно достичь и параметров сканирующего электронного микроскопа (5 нм).

 

“Детские рисунки” и понимание абстракций

“A Neural Representation of Sketch Drawings” | arXiv | 1704.03477

машинное обучение

Программисты из Google Brain создали нейронную сеть, которая строит абстрактные понятия по набору эскизов. Люди легко передают образ, смысл и даже эмоцию несколькими штрихами на листе. В отличие от фото такие рисунки-скетчи мало похожи на реальность, но они дают концепцию реальности. В них главное, что мы видим в кошке, лице человека или машине. Новая сеть Sketch-RNN учится видеть так же.  

Весь год люди рисовали в приложении Quick, Draw! -- им давалось 20 секунд на попытку, так что скетчи были самые простые. В базе рисунков выделили 75 категорий типа “кот”, “свинья”, “лицо” и т.д., по 70 тысяч эскизов в каждой. Важно, что графика там векторная, не растровая: программа запоминала и конечный эскиз, и то, как люди рисуют, как чертят линии. По этим данным нейронная сеть с обратными связями училась делать эскизы сама.

В модель добавили шум, так что Sketch-RNN не могла просто копировать чужие рисунки. Ей нужно было схватить суть и создать новый эскиз внутри той же категории.

В верхнем ряду рисунок человека. В нижнем реконструкция нейросети.

Sketch-RNN не повторяет, она пробует уловить концепцию. Это показывает тестовый пример: на вход дают эскиз кошки с тремя глазами, но сеть не согласна, она знает, что глаз должно быть два.

Если подать на вход эскиз зубной щетки, модель создает кошачье лицо с длинными усами, имитируя свойства и положение щетки, но в рамках концепции “кошка”. То есть Sketch-RNN умеет перекодировать входной эскиз в набор абстрактных концепций, встроенных в скрытый вектор, и может создать новый эскиз на основе этого скрытого вектора.

Зная концепцию, нейросеть может завершить начатые людьми скетчи или же комбинировать эскизы из разных категорий. Здесь уже речь идет о настоящем творчестве, пусть даже в виде примитивных рисунков. Авторы приводят в статье много скетчей, которые сеть выдала по их запросу, сочетая в одном образе кошку и стул, комара и русалку, свинью и грузовик, в разных пропорциях.

Рисунки похожи на труды ребенка, который пробует отразить на бумаге то, как он видит мир. И это ценно, ведь ребенок рисует самое существенное для него, он строит концепцию вещи, животного или человека. А умение строить концепцию важно для любых умных программ.

 

Интерфейс с нанопроволокой

“Enhancement of Interface Characteristics of Neural Probe Based on Graphene, ZnO Nanowires, and Conducting Polymer PEDOT” | ACS Applied Materials & Interfaces  |  doi: 10.1021/acsami.7b02975

интерфейсы

Инженеры Корейского института перспективных научных исследований и технологий (KAIST) спроектировали миниатюрный зонд с высокой проводимостью для снятия электрических сигналов мозга. Зонд гибкий и состоит из композитной подложки, на которой выращена щетина из нанопроволоки. За счет щетины общая поверхность считывания гораздо выше, чем у сплошных электродов, и это дает лучшее качество сигнала при меньших размерах.

 

Визуализация нанопроволоки растровым электронным микроскопом. Вид сбоку и сверху.  

На субстрате закреплена нанопроволока из оксида цинка. Исходная проводимость такой нанопроволоки невысока, поэтому ее пришлось покрыть тонким слоем золота, а затем положить слой проводящего полимера PEDOT.

 

Схема строения зонда (без соблюдения пропорций)

Размер считывающей конструкции 800х800 мкм, она лежит на подложке из полиимида. А линией электропередачи служит пластина из графена с золотой пленкой. Такое сочетание материалов повышает эффективную площадь поверхности, проводимость и прочность зонда, сохраняя при этом гибкость и совместимость с мягкими тканями.

Авторы размещали на поверхности мозга крыс два типа матриц -- с электродами из золота и ту, что разработали сами. Затем записывали локальные потенциалы без стимуляции и со стимуляцией, касаясь усов крысы. Сравнение показало, что новый зонд дает более четкий и различимый сигнал. Помимо того, что зонд гибкий, компактный и биосовместимый, он позволяет, в принципе, направлять сигналы в мозг.  


Блокировка синапсов не мешает нейронам

“Assembly of Excitatory Synapses in the Absence of Glutamatergic Neurotransmission” | Neuron | doi: 10.1016/j.neuron.2017.03.047

развитие ЦНС

В научно-исследовательском институте им. Скриппс (Сан-Диего, США) изучили архитектуру нейронных цепей в мышином гиппокампе, которые развились почти при полном отсутствии глутаматергического обмена сигналами между нейронами. Работа показывает, что нейроны созревают и строят сеть контактов между собой, даже если их лишить глутамата, основного нейромедиатора, не позволяя синапсам проводить электрический импульс.

Авторы создали генетически модифицированных мышей, в переднем мозге которых синапсы не активны, высвобождение глутамата в них блокировано. Такие мыши живут неделями, они меньше обычных, их поведение нарушено, но размер мозга почти не уступает нормальному, а его правильная анатомия сохраняется. Цель опытов была в том, чтобы выяснить, является ли синаптическая активность необходимым условием построения связей между клетками.

 

Слева обычные мыши, справа модифицированные.

Фото самих животных, их мозга и окрашенные срезы мозга.

Нейробиологи сосредоточились на гиппокампе. Они исследовали протяженные проекции нервной ткани с помощью иммуногистохимии и вирусного трассирования. Хотя количество синапсов снизилось, общая архитектура связей и роста аксонов осталась почти нетронутой, а в электронный микроскоп можно было разглядеть шипики на дендритах. То есть нейроны созрели, мозг воспроизвел стандартную организацию нервных цепей -- и все это в условиях, когда глутаматное проведение импульсов блокировано.

 

Шипики на дендритах не различаются у нормальных и ГМО мышей.

По мнению авторов, их работа показывает, что базовая сборка сетевой архитектуры мозга может обойтись без сопутствующей активности синапсов и глутаматной нейропередачи. Вероятно, в серьезной мере процесс контролируют генетические программы развития.

 

Высокий уровень осознанности

“Increased spontaneous MEG signal diversity for psychoactive doses of ketamine, LSD and psilocybin” | Scientific Reports | doi:10.1038/srep46421

ресурсные состояния мозга

Магнитоэнцефалограмма людей, принявших кетамин, ЛСД или псилоцибин, показала, что эти вещества меняют активность мозга особым образом: она становится более вариабельной. В прошлых работах ученые установили, что в состоянии бодрствования активность мозга разнообразнее, чем во время сна, и эту разницу можно выразить через энтропию и т.н. меру сложности Лемпеля-Зива (LZ). Чем выше уровень осознания себя, тем выше LZ показатель.

Оказалось, при приеме психоделиков он еще более возрастает.

Нейропсихологи из Великобритании и Новой Зеландии проанализировали данные МЭГ по 90 каналам у 48-ми добровольцев. Часть из них во время опытов приняли кетамин, другие ЛСД, третья группа получила дозу псилоцибина. Активность их мозга снимали и во время действия веществ, и после приема плацебо. Записи разбили на фрагменты по 2 секунды и для каждого считали меру сложности Лемпеля-Зива. Из анализа следует, что под действием веществ разнообразие сигналов мозга растет, его активность усложняется.

Этот рост LZ сложности совпал с отчетами самих испытуемых, когда они сообщали, будто границы между ними и миром размываются, а опыт становится ярче. Активность разных зон их мозга в этот момент была менее предсказуемой и менее сопряженной. Причем такой эффект был у всех трех препаратов, несмотря на их совершенно разную фармакологию.

Авторы пишут, что свойства мозговой динамики, выраженные через LZ сложность, могут быть удобной мерой уровня осознанности. Но тогда выходит, что при приеме психоделиков мозг входит в состояние более высокого осознания по сравнению с обычным.

По их мнению, выводу следует доверять с осторожностью, он верен математически внутри модели. Но предстоит понять, в какой мере анализ LZ сложности способен отражать глубину и богатство состояний сознания, не только “психоделических”, но и более широкого спектра.

Автор: Денис Тулинов

23.05.2018Впервые в Москве пройдет Start up stand up

26 мая 2018 г. на площадке ФРИИ (Фонда развития интернет-инициатив) состоится Start up stand up, на котором молодые предприниматели в сфере новейших технологий в необычном формате расскажут о своих достижениях.

Подробнее
23.05.201818 мая состоялся очередной штаб рабочей группы «Нейронет» НТИ

В ходе заседания были заслушаны презентации 16 проектов. По результатам презентации были приняты решения об определении мер поддержки.

Подробнее
22.05.2018Алантим и министр образования МО открыли школу в детском онкоцентре

22 мая Московский технологический институт (МТИ) и ОС «Нейронет» приняли участие в официальном открытии структурного подразделения школы № 22 в детском онкологическом центре Московской области.

Подробнее
22.05.2018НейроЧат на 6-ой ежегодной Ассамблее Всемирного Союза инвалидов

11-13 мая в Мерсине, Турция,прошла  6-ая ежегодная Ассамблея Всемирного Союза инвалидов (World Disability Union Assembly), в рамках которой представители «НейроЧат» презентовали свой проект.

Подробнее
18.05.2018На Физтехе пройдет хакатон по созданию умных чатботов

Цель хакатона – разработать чатбот, который сможет вести осмысленный диалог с пользователем на общие темы. 

Подробнее
18.05.2018«Нейронет» объявляет о старте образовательной программы в МФТИ

Отраслевой союз «Нейронет» запускает бакалаврскую и магистерскую образовательную программу в Московском физико-техническом институте на базе кафедры инновационной фармацевтики, медицинской техники и биотехнологий Физтех-школа биологической и медицинской физики.

Подробнее
18.05.2018Обзор новостей нейротехнологий 14.05.18 - 18.05.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
17.05.2018«Нейротлон-2018» пройдет одновременно с международной научной конференцией по нейроинтерфейсам

Вторые международные соревнования разработчиков и пользователей высокотехнологичных устройств «Нейротлон», направленные на расширение человеческих возможностей, пройдут одновременно с IV Международной конференцией «Нейрокомпьютерный интерфейс: наука и практика» в Самаре в октябре этого года.

Подробнее
15.05.2018NeuroTrend и Tribal Singapore (DDB World Wide Group) договорились о сотрудничестве

В ходе конференции Tribal Singapore компания NeuroTrend и группа компаний TribalGroup анонсировали включение нейромаркетингового тестирования в портфель услуг сети агентств Tribal.

Подробнее
15.05.2018«Нейромафия» - настольная игра будущего

19 мая у каждого будет шанс попробовать свои силы в многопользовательской настольной игре «Нейромафия»

Подробнее
15.05.2018«Нейронет» запускает клуб наставников

Наставники «Нейронет» могут помочь участникам нашего сообщества в реализации идей и устремлений, провести консультацию и дать практические советы.

Подробнее
11.05.2018Делегация отраслевого союза «Нейронет» отправится на образовательный интенсив «Остров 10-21»

10 - 21 июля в кампусе Дальневосточного федерального университета стартует проект «Остров 10–21» - образовательный интенсив, призванный сплотить технологических лидеров России. В проекте примет участие делегация отраслевого союза «Нейронет».

Подробнее
11.05.2018Обзор новостей Нейротехнологий 07.05.18 - 11.05.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
10.05.2018В «майские указы» Президента России вошло множество программ, направленных на технологическое развитие страны

7 мая Президент Российской Федерации В.В. Путин подписал Указ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года».

Подробнее
10.05.2018Science Guide приглашает на хакатон по Human Capital

Призовой фонд составит 300 тысяч рублей

Подробнее
8.05.2018Fail Meet Night на тему «Программирование под нейроинтерфейсы»

Neurohub проводит Fail Meet Night - мероприятие, посвященное разбору профессиональных «провалов» в различных областях. На этот раз разбору подлежат ошибки в сфере разработки программного обеспечения под нейроинтерфейсы.

Подробнее
8.05.2018В конце апреля Отраслевой союз «Нейронет» провел ряд семинаров в регионах России

Семинары были посвящены трендам формирующегося рынка «Нейронет» НТИ, а также методам взаимодействия с программами и структурами Национальной технологической инициативы для развития образовательного, научного и предпринимательского климата в регионах.

Подробнее
4.05.2018Названы лучшие технологические стартапы акселератора GenerationS

В Москве состоялся финал акселератора технологических стартапов GenerationS от РВК. Трое победителей разделили гран-при в 16 млн рублей, а 20 команд-финалистов получили призы от партнеров акселератора, в том числе Отраслевого союза «Нейронет».

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