Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиПресс-центрДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 19.08.17-25.08.17
Новости
25.08.2017

Обзор новостей нейротехнологий 19.08.17-25.08.17

Игольчатый зонд для измерения магнитных полей внутри мозга

“In Vivo Magnetic Recording of Neuronal Activity” | Neuron | doi:  10.1016/j.neuron.2017.08.012

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Нейрофарма.jpg  инвазивные интерфейсы

Инженеры из Национального центра научных исследований Франции (CNRS), Института нейронаук во Франкфурте (ESI) и португальского Института микросистем и нанотехнологий (INESC-MN) разработали магнитроды – магнитные датчики микронных размеров на основе спиновой электроники. С помощью магнитродов авторы провели внутрикорковую запись магнитных полей, порожденных активностью нейронов, в мозге живых кошек. Инструмент открывает путь к более точным измерениям по сравнению с электрофизиологической записью с помощью электродов.

 

На конце иглы толщиной 200 мкм расположены электрод и сенсоры магнитного поля (GMR).

Активность нервных клеток создает ионные токи, что ведет к появлению магнитных полей. Поля в мозге измеряют с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ), но датчики находятся снаружи, на расстоянии сантиметров от источника и требуют охлаждения до температур жидкого гелия. Новый игольчатый зонд позволит измерять локальные магнитные поля внутри клеток или в переплетениях нервных волокон (нейропиль) с высокой точностью. Магнитный сигнал выгодно отличается от электрического, поскольку проходит сквозь ткань без искажений и затухает лишь с ростом расстояния. Это дает возможность измерить поле внутри нейрона без вскрытия мембраны. Далее, магнитный сигнал позволяет измерить не только амплитуду, но и направление токов, и так можно точно локализовать источник нейронной активности в режиме реального времени.

В отличие от электрофизиологических измерений, где нужен контрольный электрод (референс), магнитрод не измеряет разность потенциалов, поэтому он может быть исчезающе малым в размерах. Авторы создали зонд с пятью датчиками по 30 микрометров каждый, изолированных диэлектрической пленкой. Датчик меняет сопротивление в зависимости от магнитного поля. Чтобы сделать измерение, на вход подают напряжение и записывают напряжение на выходе.

В глаз кошки светят голубым светом и измеряют вызванную активность нейронов введенным в мозг магнитродом, а также электродом на расстоянии 1 мм от него для независимой проверки.

Для проверки концепции авторы записали активность нейронов на глубине 1 мм в зрительной коре анестезированных кошек, подавая в глаз вспышки света. Они провели тысячу тестов и убедились, что устройство способно надежно вычленить источник магнитных полей. Чувствительность магнитрода еще предстоит повысить, но уже очевидно, что технология будет комплементарна измерениям электрических потенциалов, давая ученым информацию иной природы, нежели они получают с помощью имплантированных электродов.

 

Плавные движения парализованной руки через интерфейс мозг-компьютер

“Neuroprosthetic-enabled control of graded arm muscle contraction in a paralyzed human” | Scientific Reports | doi: 10.1038/s41598-017-08120-9

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Нейроассист.jpg  D:\Denis\work\Нейрофарма.jpg  D:\Denis\work\Развл и спорт.jpg  нейроинтерфейсы

С помощью неврологов из Баттельского мемориального института и Университета штата Огайо парализованный человек добился плавных движений кистью, используя интерфейс мозг-компьютер (ИМК)  в сочетании с функциональной электрической стимуляцией (ФЭС). Авторы применили новый алгоритм обработки сигнала от мозга, где учитывались нелинейные зависимости между активностью клеток и намерением. Так удалось улучшить методику ИМК-ФЭС и получить большую свободу движения мышц, не ограничиваясь несколькими дискретными положениями.

Люди часто теряют подвижность после травм спины и шеи, но их головной мозг здоров, и сигнал просто не доходит до мышц, которые тоже в рабочем состоянии. Метод ИМК-ФЭС позволяет считывать активность мозга, извлекать данные о воображаемых движениях и передавать команду прямо на мышцы с помощью стимуляции, минуя спинной мозг. Ограничение метода в том, что ИМК дает лишь грубые приближения сигнала, и люди получают небольшой набор заранее заданных движений, например, могут повернуть кисть под определенным углом, сжать пальцы, разжать пальцы. Это помогает, но не сильно похоже на естественное владение рукой.

Для обращения с мягкими и хрупкими предметами или предметами разного веса нужно уметь плавно изменять нагрузку. Плавные движения ближе к тому, как работают мышцы и как ими управляет мозг. Авторы показали, что узкое место интерфейса можно исправить с помощью более полного анализа сигналов от мозга, а зависимость между активностью клеток моторной коры и сокращением мышц сложнее, чем просто положительная корреляция. Так, в ряде каналов считывающей 96-канальной матрицы активность монотонно росла вместе с ростом угла поворота кисти, но в других каналах она падала, а в некоторых зависела от движений нелинейно.

 

Эксперимент по плавному сокращению мышц с использованием метода ИМК-ФЭС. Пациент хочет плавно повернуть кисть, которая находится под нагрузкой. Команда считывается из мозга, алгоритм извлекает данные о скорости и силе движения, стимулятор передает сигнал на мышцы руки.

Авторы учли разные типы зависимостей и применили алгоритм регрессии опорных векторов. Им удалось получить плавные переходы сигнала, передать их на стимулирующее устройство, и пациент по своему желанию свободно вращал кисть в диапазоне угла 92°. Шесть лет он не мог двигать рукой, с новой системой он поворачивал ее плавно и непрерывно, включая позиции кисти, которым система не обучалась. По словам авторов, это первая демонстрация плавных движений, достигнутых методом ИМК-ФЭС, у парализованного человека.



Глубокая стимуляция мозга улучшает рабочую память у обезьян

“Intermittent Stimulation of the Nucleus Basalis of Meynert Improves Working Memory in Adult Monkeys” | Current Biology | doi: 10.1016/j.cub.2017.07.021

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

Сотрудники Университета Огаста и медицинской школы Университета Уэйк Форест с помощью глубокой электрической стимуляции мозга усилили краткосрочную рабочую память у обезьян. Те дольше помнили увиденные объекты, если электрод периодически подавал импульсы в базальные ядра. Непрерывная стимуляция вела к обратному эффекту, память ухудшалась. Авторы показали, что их метод стимуляции задействует холинергическую систему регуляции, которая проецирует отростки по всей коре мозга. При болезни Альцгеймера эта система снижает активность из-за атрофии базальных ядер.

К удивлению авторов, только прерывистая стимуляция давала результат. Это главный вывод исследования. В оптимальном режиме электрод включен треть минуты, подает импульсы с частотой 60 Гц, затем на 40 секунд выключается. Как именно стимуляция влияет на рабочую память, остается открытым вопросом. Если фармакологически подавить ферменты холинергической системы, то эффекты стимуляции пропадают, из чего авторы делают вывод, что электрические импульсы влияют на синтез ацетилхолина. Но гипотеза требует проверки.

Обезьяны обучены работать с сенсорным экраном, они видят шаблон, затем он исчезает, и спустя несколько секунд появляются два. Обезьяна должна выбрать тот, что уже видела. Электрод, введенный глубоко в мозг (прямоугольная область), стимулирует нейроны холинергической системы, сигналы которой расходятся по коре (показано стрелками).

До экспериментов со стимуляцией обезьян тестировали несколько месяцев, они хорошо усвоили задачу на совпадение шаблонов, их рабочая память стабильно давала одни и те же значения. Все изменилось с началом опытов с электродом. Обезьяна CH за девять недель увеличила свою оперативную память с шести секунд до тридцати, то есть спустя полминуты она все еще помнила предъявленный стимул. У обезьяны DI рабочая память в течение трех месяцев оставалась на уровне 2-3 секунд, но за пять месяцев сеансов стимуляции возросла до 10 секунд. Обезьяну PU держали без стимуляции четыре месяца, во время тестов она забывала стимул уже через полторы секунды. Но за следующие семь недель с периодической стимуляцией ее рабочая память добралась до восьми секунд.

У всех трех обезьян стимуляция привела к росту рабочей памяти примерно в пять раз. Весьма заметный эффект. Однако выборка слишком мала, и для надежных выводов нужны повторные исследования. Кроме того, требуется проверить гипотезы насчет того, как именно действует стимуляция. Пока механизм ясен не до конца. Если стимуляция действительно активирует холинергическую систему в мозге и дает столь явные улучшения, то появился еще один путь в терапии когнитивных нарушений, включая болезнь Альцгеймера и старение.


 

Электронная кожа становится паутиной

“Self-assembled three dimensional network designs for soft electronics” | Nature Communications | doi:10.1038/ncomms15894

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

Команда инженеров из университетов США, Кореи и Китая предложила новый подход к созданию микроэлектронных нательных систем. Авторы разработали «электронную кожу» – систему датчиков на коже человека, они отслеживают пульс, дыхание, сокращения мышц, движения глаз и сигналы мозга, работают за счет беспроводного питания и передают данные по беспроводной связи BLE на смартфон. Новизна концепции в том, что элементы схемы соединены в трехмерной логике, в отличие от плоских архитектур, что применяют в мягкой электронике обычно.

 

Максимальное напряжение распределено более равномерно на спиральной структуре, нежели на плоской.

Вместо змеевидных микропроводов, растягивающихся вдоль плоскости, в новой сборке используют спиральные волокна или пружины. Конфигурация расположения сенсоров и соединений напоминает шаблон паутины, за счет чего «кожа» приобретает экстремальную гибкость и может равномерно растягиваться в любом направлении. Сборка 3D позволяет также плотно упаковать компоненты, сокращая размер системы. Логика заимствована у природы, где выгоды трехмерной конфигурации используются повсеместно, и сложная упаковка молекулы ДНК тому один из ярких примеров.

 

Деформации электронной кожи в виде «паутины» с распределением механических напряжений

3D-спиральные структуры в качестве межсоединений гораздо лучше выдерживают нагрузку, поскольку та распределяется при растяжении более равномерно. Это следует из качественно различных механизмов деформации в 3D по сравнению с 2D-схемой. В первом случае деформация спирали почти полностью отделена от деформаций эластомерной подложки, так как спирали связаны с субстратом из эластичного полимера только одним концом витка, и максимальное напряжение в поперечном сечении распределено по всему витку.

 

Примеры использования «кожи». Электрокардиограмма (ECG), электромиограмма (EMG),  электроокулограмма (EOG) и электроэнцефалограмма (EEG).

«Электронная кожа» включает 50 устройств, соединенных в сеть из 250 тонких спиральных волокон. Авторы уложили компоненты, учитывая не только механические ограничения, они учли и требования электронной схемы. Например, длина линии питания должна быть минимизирована для уменьшения резистивного рассеяния и электромагнитных шумов, связанных с подачей радиочастотной энергии. Антенна и электроды для снятия электрофизиологических сигналов должны быть пространственно отделены от линии питания, чтобы минимизировать электромагнитные помехи, но также должны обеспечивать согласованный импеданс. Эти и другие соображения легли в основу новой 3D схемы.

 


Ультракомпактная антенна для имплантов и носимой электроники

“Acoustically actuated ultra-compact NEMS magnetoelectric antennas” | Nature Communications | doi:10.1038/s41467-017-00343-8

D:\Denis\work\Медтехника.jpg  D:\Denis\work\Образование.jpg  D:\Denis\work\Развл и спорт.jpg  D:\Denis\work\Нейроассист.jpg  мягкая электроника

Инженеры Северо-Восточного университета в Бостоне вместе с сотрудниками авиабазы ВВС США «Райт-Паттерсон» разработали прототип антенн, которые могут быть в сто раз меньше, чем компактные токовые антенны. Новые антенны найдут применение в портативных системах беспроводной связи, включая носимую и нательную электронику, а также в вводимых в мозг устройствах. Крохотный имплантируемый чип с миниатюрной антенной, который принимает и излучает электромагнитные волны, будет стимулировать нейроны точнее, нежели позволяет транскраниальная магнитная стимуляция. Антенны нового типа не работают на электромагнитном волновом резонансе, они резонируют акустически.

Стандартные антенны преобразуют электромагнитное колебание в электромагнитное излучение и наоборот. Переменный ток идет по токопроводящему элементу и генерирует электромагнитное излучение с длиной волны, которая привязана к длине элемента. Компактность таких антенн ограничена одной десятой их резонансных длин волн, что для радиочастот – уже сантиметры. Новые антенны построены по иному принципу, их можно уменьшить до одной тысячной длины волны без ухудшения характеристик, то есть уложить в миллиметр. Прототип авторов был 200 мкм.

 

Схематичное представление приёмопередающей антенны.

Прототип работает на сочетании акустических и электромагнитных волн. В нем есть тонкая пьезоэлектрическая мембрана, которая вибрирует при воздействии электрического тока. Вибрация передается на прикрепленную ферромагнитную пленку, в пленке возникают колебания намагниченности, что запускает электромагнитную волну. При приеме радиоволн все происходит в обратном порядке: входящее излучение создает в пленке магнитные осцилляции, они вызывают вибрации в пьезоэлектрической мембране, и та генерирует электрический сигнал.

Акустические волны распространяются в сто тысяч раз медленнее, чем электромагнитные волны, которые они генерируют. За одну миллиардную секунды радиоволна 1 гигагерц пройдет 30 сантиметров, а пленка, колеблющаяся с той же частотой, сдвинется лишь на несколько сотен нанометров. За счет этого размер антенны может быть сокращен без потери качества на один-два порядка по сравнению с современными компактными антеннами. В экспериментах антенны с наноэлектромеханической системой принимали и передавали на радиочастотах ОВЧ (60 МГц) и УВЧ (2,5 ГГц). Они полностью пассивны и не требуют батареи.

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