Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиСМИ о насДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 20.05.17-26.05.17
Новости
26.05.2017

Обзор новостей нейротехнологий 20.05.17-26.05.17

Метаповерхность повысила качество МРТ сканирования

“Flexible and compact hybrid metasurfaces for enhanced ultra high field in vivo magnetic resonance imaging” | Scientific Reports | doi:10.1038/s41598-017-01932-9

 

неинвазивный имиджинг

 

Инженеры из Медицинского центра Лейденского Университета в Нидерландах и Лаборатории прикладной радиофизики Университета ИТМО в Санкт-Петербурге создали материал для ускорения процедуры МРТ сканирования мозга. Гибкую метаповерхность толщиной 8 мм кладут в сканер под голову пациента, и чувствительность прибора возрастает. Так можно получить снимки МРТ в два раза быстрее либо за то же время сделать снимки более высокого качества.

 

Метаповерхность состоит из медных полос толщиной 25 микрометров, включая длинные 17,5 см и матрицу 3 × 3 коротких полосок длиной 3 см. Медные полосы помещены на гибкий пластиковый лист и диэлектрический слой из суспензии перовскита. Такая подкладка заходит в узкое пространство между головой и приемными МР-катушками аппарата, повышая в полтора раза  отношение сигнал-шум в сканируемой области. Сегодня низкие соотношения сигнал-шум ограничивают метод МРТ, и чтобы различить полезный сигнал на фоне шума, сканирование повторяют много раз. За счет нового материала растет амплитуда высокочастотного магнитного поля, а амплитуда электрического поля снижается.

 

 

Вверху справа фото эксперимента, включающего передающую (внешнюю) и многоэлементную приемную катушку (внутреннюю). Внизу справа схема гибридной поверхности, включая диэлектрическую подложку с высокой диэлектрической проницаемостью (слева) в сочетании с ее металлической структурой (справа).

 

Поскольку разрешение каждого скана становится выше, можно добиться более четких снимков ценой снижения размеров вокселов, трехмерных пикселей. Либо сократить время сканирования при стандартном качестве, что уже зависит от цели проводимой процедуры. По мнению авторов, их материал позволит обслужить больше пациентов за то же время и точнее диагностировать развитие патологий в мозге. В работе тестировали материал на МРТ сканировании затылочной коры, но гибкую поверхность можно приложить к любой области головы и получить снимки выбранного района мозга.

 

Сетчатый электродный зонд врастает в мозг

“Syringe-injectable mesh electronics integrate seamlessly with minimal chronic immune response in the brain” | PNAS | doi: 10.1073/pnas.1705509114

 

инвазивные интерфейсы

 

Сеть из электродов отлично встраивается в нервные сети мозга. Инженеры и химики Гарвардского университета изучили, как клетки уживаются с их зондом из мягких электродов в виде тончайшей сетки. Пару лет назад ученые нашли новый способ снять сигналы из глубоких зон мозга. Они создали решетку из очень тонких проводящих волокон, по мягкости близких к ткани мозга. Сеть сама скручивается в воде, шприцом её забирают в иглу и затем вводят инъекцией в мозг. Внутри мозга она расправляется. Так авторы считывали сигналы мозга живых мышей на протяжении восьми месяцев.
 

 

Сетка забирается шприцем из водного раствора через стеклянную иглу, затем вводится в мозг мыши. Рис. Е схематично показывает реакцию клеток на сетчатый и на сплошной электродный зонд. Желтым отмечен глиальный рубец.   

 

В отличие от одномерных электродов сеть дает трехмерную картину активности. Она фиксирует спайки в разных точках в разное время, и можно вычислить, как сигнал проходит между клетками. В сети есть и стимулирующие электроды, что превращает её в удобный инструмент для интерфейсов. В новой работе авторы провели гистологический анализ тканей мозга, чтобы понять, как зонд влияет на клеточное окружение.

 

Они изучили срезы мозга мышей, взятые спустя две, четыре и двенадцать недель после введения зонда. С помощью флуоресцентной микроскопии нашли на срезах тела нейронов, аксоны, астроциты, микроглию и элементы электродной решетки. Анализ показал, что отростки нейронов и даже сами нейроны вошли в ячейки между волокнами сети, а микроглия слабо отреагировала на инородное тело. Через три месяца электроника полностью вросла в ткань, не нарушив её структуру.

Для контроля взяли гибкие тонкие электроды, что часто используют в исследованиях, и проверили реакцию тканей мозга тем же способом. Одиночные электроды вызвали более сильный иммунный ответ, на место нейронов пришли астроциты, а сигнал от нейронов стал слабее. Авторы делают вывод, что мягкие сетевые электроды лучше интегрируется с мозгом и выгоднее для имплантов, интерфейсов и в опытах с животными-киборгами.

 

 

Робот-паразит управляет живым “хозяином”

Parasitic Robot System for Waypoint Navigation of Turtle” | Journal of Bionic Engineering | doi: 10.1016/S1672-6529(16)60401-8

 

роботы

 

Роботы все еще неуклюжи и слабо адаптированы для естественной среды. Вне стен лабораторий они не протянут долго и даже в простых задачах будут беспомощны. Животные в этой среде живут, они эффективны, и за ними миллионы лет эволюции. Инженеры из Корейского института передовых технологий (KAIST) решили преодолеть слабые места роботов с помощью фауны. Они создали паразитного робота, который не передвигается сам, но добирается в пункт назначения на животном, управляя движением “хозяина”, как это порой делают настоящие паразиты.

 

Робот закреплен на панцире черепахи. Сочетая стимулы и поощрения, он направляет её по нужному пути. Стимулом служит массив светодиодов, который свисает впереди на уровне глаз. Черепаху как объект выбрали потому, что это амфибия с хорошим зрением и долговременной памятью. У неё уже есть площадка, идеально подходящая для установки паразитного устройства. Кроме того, животное медленное, его легко наблюдать и контролировать.

 

Две недели до опыта черепах кормили рядом с включенным красным светодиодом, и они научились ассоциировать светодиод с едой. Затем на панцирь поставили робота с вынесенной вперед рамкой в виде дуги с пятью диодами. Поскольку черепахи связывали красный диод с пищей, включение одного из них заставлял их двигаться в направлении света. Так “паразит” менял маршрут движения “хозяина”, побуждая животное повернуть в нужную сторону. За правильный выбор робот кормил черепаху, выдавливая порцию гелеобразной пищи шприцем из контейнера.

 

 

Черепаха и паразитное устройство с контейнером и дисплеем из светодиодов.

 

Эксперименты в резервуаре с водой с группой из пяти черепах в течение пяти недель показали, что паразитный робот направлял черепах по контрольным точкам в бассейне, проходя 5-метровый маршрут в среднем за 75 секунд. Кроме того, обучение с подкреплением, что задавал робот, вело к росту результатов. К последнему дню эксперимента черепахи проходили путь с отклонением от идеального маршрута чуть выше 3%.  Следующие поколения паразитных роботов научатся работать с другими видами, например, птицами или рыбами. У них будут сенсоры и более хитрые устройства дополненной реальности. И еще роботы, как и положено паразитам, смогут получать энергию прямо от хозяина.

 

Тактильная стимуляция помогает глухим

“Electro-Tactile Stimulation Enhances Cochlear Implant Speech Recognition in Noise” | Scientific Reports | doi:10.1038/s41598-017-02429-1

 

нейромодуляция

 

Люди лучше распознают речь через кохлеарный имплант, если чувствуют на указательном пальце слабые электрические импульсы. Новый способ усилить действие слухового протеза предложили неврологи Калифорнийского университета в Ирвайне, Университета Джонса Хопкинса и Центра общественного здравоохранения армии США. Они преобразовали звук основного тона голоса в электро-тактильные вибрации, затем подали их в датчик на пальце. Десять испытуемых, которые слышат с помощью вживленных слуховых устройств, лучше различали речь при стимуляции пальца.

 

В серии опытов глухие люди заходили в звуконепроницаемую кабину и вставали напротив громкоговорителя. Сперва они слушали записи только через кохлеарный имплант, затем в новом тесте им добавляли стимуляцию. Компьютер извлекал основную частоту звука и превращал её в тактильные колебания, дублируя низкие частоты слышимой речи (ниже 500 Гц). Так участники повысили свой порог различения речи в среднем на 2.2 децибел и максимально на 7 децибел.

 

 

Компьютер (РС) управляет звуком и тактильной стимуляцией. Электростимуляция поступает на кохлеарный имплант (CI) через аудиометр и динамик. Тактильная стимуляция подается на указательный палец через усилитель и тактильный преобразователь.

 

Из других работ известно, что у здоровых людей тактильная стимуляция влияет на слуховое восприятие в диапазоне от обнаружения звука до распознавания речи, интонационных контрастов и даже генерации шума в ушах. Анатомически тактильная информация интегрируется со слуховой по всему пути от кохлеарного ядра к слуховой коре. Поэтому оставался шанс, что у глухих эта связь сохранилась и может быть задействована. Так и вышло. Добавим, что тестовые записи были нарочно зашумлены, поскольку глухим с кохлеарным имплантом расслышать речь в шумных местах особенно трудно.

 

Авторы считают, что метод тактильного дополнения слуха может оказаться полезен и для здоровых людей, и для машинного распознавания речи. А сама работа -- довод в пользу гибридных систем в нейропротезировании.

 

 

 Термогенетика догоняет оптогенетику

“Thermogenetic neurostimulation with single-cell resolution” | Nature Communications | doi: 10.1038/ncomms15362

 

нейромодуляция

 

Российские ученые из ИБХ РАН, ИВНДиНФ РАН и МГУ предложили новый метод стимуляции клеток, по точности сравнимый с оптогенетикой. Вместо чувствительности к свету клеткам придают чувствительность к теплу, вводя в них белки, взятые у змей с термозрением. Такие змеи имеют на носу орган ночного видения, в нём есть нейроны с рецепторами TRPA1, и они чувствительны к тепловому инфракрасному излучению. Встроив эти рецепторы в клетки млекопитающих и рыб, нейробиологи активировали выбранные клетки лучом инфракрасного лазера.

 

Серии коротких фемтосекундных ИК импульсов разной длительности локально нагревают ткань в месте прохождения луча. Чтобы оптимально подобрать длину волны, интенсивность пучка и степень нагрева ученые провели сложные эксперименты. Они с помощью алмазного квантового термометра нашли ту мощность лазера, что повышает температуру клеток на один-два градуса цельсия. Этого хватает, чтобы включить рецептор и не повредить ткани. Далее с помощью измерений электродом они показали, что нейроны с рецептором TRPA1 после освещения ИК-светом генерируют потенциалы действия. Так короткий нагрев лазером ведет к активации клеток.

 

 

(a) Флуоресцентное изображение caTRPA1 и tdTomato-экспрессирующих нейронов, наложенных на изображение личинки рыбки-данио. На вставке лазерный луч; шкала 60 мкм. (b) Увеличенное изображение нейронов. (c) Схема активации нейронов и обнаружение поведенческого ответа у личинки рыбы с помощью быстрой камеры.

 

В сравнении с видимым светом, что используют в оптогенетике, инфракрасный свет проникает глубже в биологические ткани. Толщина лазерного луча 60 микрометров сопоставима с размером нейрона, и это позволяет стимулировать одну клетку, не затрагивая остальных. Вы можете выбирать параметры импульсов и получать в клетке потенциалы действия с частотой до 50 Гц, не уступая по временному разрешению методам оптогенетики.

 

Авторы работали с двумя видами рецепторов, они активны при температуре 27 и 35 °C, что подходит для опытов с живой рыбкой-данио и культурами нервных клеток. Для работы с живыми мышами и прочими млекопитающими желательно найти белки, порог включения которых ближе к 40 °C. Авторы планируют изменить ионную селективность терморецепторов, чтобы с помощью термогенетики не только стимулировать, но и тормозить активность нейронов.

 

Автор: Денис Тулинов

15.09.2017Приглашаем на ФИЗТЕХБИОМЕД 21-22 сентября

21-22 сентября на базе МФТИ в Долгопрудном пройдет международная конференция ФИЗТЕХБИОМЕД-2017

Подробнее
15.09.2017ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 09.09.17 - 15.09.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
15.09.2017Отраслевой союз «Нейронет» и Томский Государственный Университет и подписали соглашение о сотрудничестве

Следуя общей цели по развитию российского конкурентоспособного рынка нейротехнологий, Отраслевой союз «Нейронет» и Национальный исследовательский Томский государственный университет подписали соглашение о сотрудничестве в реализации дорожной карты Нейронет Национальной технологической инициативы.

Подробнее
15.09.2017Startup-клуб "Нейронет" провел первую встречу

В среду, 13 сентября, в пространстве Точка Кипения состоялась первая встреча startup-клуба «Нейронет».

Подробнее
15.09.2017Набор в "Университет 20.35"

 

Отраслевой союз «Нейронет» объявляет набор абитуриентов на курсы в области технологий Нейронет в «Университете 20.35».

Подробнее
14.09.2017Мастер-класс "Технология НейроЧат" на III Всероссийском молодежном научном форуме "Наука будущего - наука молодых" в Нижнем Новгороде

14 сентября в Нижнем Новгороде в рамках III Всероссийского молодежного научного форума "Наука будущего - наука молодых" пройдёт мастер-класс "Технология НейроЧат" Отраслевого союза "Нейронет".

Подробнее
8.09.2017ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 02.09.17 - 08.09.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
8.09.2017BiTronics Lab провела семинар по методике применени конструктора "Юный нейромоделист"

7 сентября 2017 года компания BiTronics Lab провела Методический семинар для специалистов основного и дополнительного образования по методике применения набора-конструктора "Юный нейромоделист" Первого поколения.

Подробнее
8.09.2017Президент России Владимир Путин пожал руку пермскому Промоботу

8 сентября Пермь посетил президент Российской Федерации – Владимир Владимирович Путин. В рамках рабочего визита он посетил технопарк Морион. Там его встретил робот Promobot – он обратился к президенту и поприветствовал его.

Подробнее
7.09.2017«Нейронет» как часть стратегии развития Иркутской области

Форум «Байкальский регион: Достижения прошлого. Образы будущего», состоявшийся 4-6 сентября в Иркутске, стал очередной вехой в развитии Прибайкалья, следом за Конференцией по изучению производительных сил Иркутской области, прошедшей в 1947 году.

Подробнее
6.09.2017BiTronics Lab обучит методике применения конструктора "Юный нейромоделист"

Компания BiTronics Lab приглашает всех желающих посетить Методический семинар для специалистов основного и дополнительного образования по методике применения набора-конструктора "Юный нейромоделист" Первого поколения . 

Подробнее
5.09.2017Нейросети на Физтехе станут глубже с новым суперкомпьютером

Глубже сети - выше интеллект. На Физтехе установили суперкомпьютер для исследований в области искусственного интеллекта

Подробнее
5.09.2017Примите участие в хакатоне «Нейрокампус»!

22-24 сентября на кампусе Московской школы управления СКОЛКОВО пройдет хакатон «Нейрокампус» при поддержке Mastercard! Если ты крутой разработчик, нейрофизиолог, маркетолог, предприниматель или дизайнер, мы приглашаем тебя стать участником этого невероятного события! 

Подробнее
4.09.2017Приглашаем на CultTech Hackathon в Вену

 

Отраслевой союз "Нейронет" примет участие в хакатоне VC CultTech Hackathon, посвященном искусству и технологиям. Хакатон пройдет в Вене, Австрия, 19 - 21 сентября 2017 года в рамках международной ярмарки viennacontemporary.

Подробнее
1.09.2017Состоялось открытое обсуждение проблем патентования в государственных научных организациях

Первого сентября в пространстве «Точка кипения» прошло открытое обсуждение проблем патентования в государственных научных организациях и университетах.

Подробнее
1.09.2017Первые студенты «Университета «20.35» будут подготовлены сообществом «Нейронет»

 

Первая образовательная программа «Университета «20.35» будет запущена при поддержке сообщества «Нейронет». Сообщество также будет способствовать подбору и подготовке первых абитуриентов.

Подробнее
1.09.2017Science Guide и "Физтехпарк" создают международный AI-hub

Партнер Отраслевого союза "Нейронет", сообщество Science Guide, и IT-технопарк "Физтехпарк" подписали соглашение о сотрудничестве, предусматривающее создание на базе «Физтехпарка» международного AI-hub IT-проектов.

Подробнее
1.09.2017Обзор новостей нейротехнологий 26.08.17-01.09.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
30.08.2017Компания Fibrum и Ассоциация дополненной и виртуальной реальности России составили карту рынка VR/AR России

 

Отраслевой союз Нейронет принял стратегическое решение о поддержке VR рынка, решение принято на основании Карты рынка AR/VR-технологий, составленной Ассоциацией дополненной и виртуальной реальности. 

Подробнее
25.08.2017Виталий Львович Дунин-Барковский выступит рецензентом научных публикаций в издательстве "Frontiers In"

С понедельника, 21 августа в крупнейшем международном электронном научно-журнальном холдинге "Frontiers in" открылась новая тематическая редакция по профилю "Toward and Beyond Human Level AI" ("К искусственному интеллекту человеческого уровня и выше"). 

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