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

26.07.2017В МФТИ стартовал хакатон DeepHack.Turing

Организаторами мероприятия выступила команда проекта iPavlov, реализуемого в рамках дорожной карты «Нейронет». Соревнование является одним из этапов глобального конкурса The Conversational Intelligence Challenge (www.convai.io), в финале которого команда-победитель DeepHack.Turing примет участие.  

Подробнее
14.07.2017Уральский федеральный университет подписал меморандум о сотрудничестве с Отраслевым союзом «Нейронет»

Совместно с промышленниками и правительством вуз будет развивать среду информационного обмена

Подробнее
14.07.2017Обзор новостей нейротехнологий 08.07.17-14.07.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
12.07.2017Mail.Ru Group впервые в России провела технологический Science Slam

Digital-зона была организована при поддержке Отраслевого союза «НейроНет

Подробнее
10.07.2017Обзор новостей нейротехнологий 01.07.17-07.07.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
30.06.2017Обзор новостей нейротехнологий 24.06.17-30.06.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
23.06.2017Обзор новостей нейротехнологий 17.06.17-23.06.17

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
22.06.2017Научное кафе: ученые расскажут о стратегическом проекте СГТУ в рамках Нейронет

Руководство вуза будет концентрировать имеющиеся в распоряжении интеллектуальные и финансовые ресурсы, чтобы совершить прорыв в этой области и внедрить свои разработки  в Нейронет

Подробнее
21.06.2017НейроНет объявляет о старте серийного производства набора-конструктора для детей «Юный нейромоделист»

Компания BiTronics Lab, участник Отраслевого Союза «Нейронет», завершила сертификацию серийного выпуска первой версии набора-конструктора «Юный нейромоделист»

Подробнее
19.06.201717-18 июля в Москве при участии Отраслевого союза "Нейронет" состоялся летний фестиваль Kaspersky Geek Picnic. Игры разума.

В этом году на мероприятии было несколько интерактивных стендов от компаний - членов Отраслевого союза "Нейронет".

Подробнее
16.06.2017Обзор новостей нейротехнологий 10.06.17-16.06.17

Самые актуальные новости за неделю

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