Наша географияЗаявка на членство+7 916 848-78-01info@rusneuro.net
О НейроНетеНаша миссияЧлены союзаНовостиПресс-центрДокументыАрхивКонтакты
Новости / Обзор новостей нейротехнологий 24.11.17 - 01.12.17
Новости
1.12.2017

Обзор новостей нейротехнологий 24.11.17 - 01.12.17

Зрительный контакт усиливает синхронизацию ритмов мозга ребенка

“Speaker gaze increases information coupling between infant and adult brains” | PNAS | doi: 10.1073/pnas.1702493114

    трекинг состояний

Психологи из Кембриджского университета показали, что младенцы синхронизируют активность своего мозга с активностью мозга взрослого в ходе зрительного контакта. Точный механизм неизвестен, но авторы полагают, что взгляд в глаза сообщает ребенку о готовности взрослого к общению, и младенец подстраивает себя под его ритм, делая общение более эффективным. Было показано, что взрослые лучше понимают друг друга в диалоге, если их мозговые волны синхронны.

Авторы провели два эксперимента с использованием ЭЭГ, в первом участвовали 17, во втором 19 младенцев. В первом опыте они смотрели на экран, им показывали видео, где женщина пела детские песенки и смотрела мимо или прямо на них. Далее она поворачивала голову, продолжая удерживать взгляд. Активность мозга женщины была записана заранее во время съемки ролика. При этом ЭЭГ младенцев синхронизировалась с записью ЭЭГ женщины в те моменты, когда устанавливался зрительный контакт, причем сильнее всего, когда голова женщины отворачивалась в сторону.

Прямой зрительный контакт во время эксперимента

Второй эксперимент походил на первый, но общение уже шло вживую. Активность мозга детей и их матерей записывали в реальном времени. В этом случае ЭЭГ младенца и взрослого также синхронизировались в ходе зрительного контакта. По мнению авторов это показывает, что синхронизация ритмов мозга происходит не столько за счет того, что младенец видит лицо или что-то интересное. Скорее, так он выражает намерение общаться.

Младенцы сильнее стремились к общению, делая больше вокализаций, когда женщина смотрела на них, а у детей с более длинными вокализациями ЭЭГ сильнее синхронизировалась с ЭЭГ взрослых. Синхронизация мозга ребенка и матери шла в ритме от трех до девяти колебаний в секунду, и еще предстоит узнать, как взгляд и голос приводят к таким эффектам. Причем попытки младенцев к коммуникации тоже влияли на активность мозга взрослого. Авторы считают, что с помощью такого нейронального механизма младенцы строят свои ранние социальные сети.

Бесконтактная носимая биометрия

“Monitoring vital signs over multiplexed radio by near-field coherent sensing” | Nature Electronics | doi: 10.1038/s41928-017-0001-0

     трекинг состояний

Инженеры из Корнеллского университета разработали метод, позволяющий снимать основные физиологические показатели человека без непосредственного контакта с телом. Авторы представили пассивную метку, ее можно зашить в карман рубашки, и она передаст в устройство-приемник данные о сердечном ритме, артериальном давлении и частоте дыхания. Технология проста и дешева, а метка устойчива и выдерживает стирку в стиральной машине.

С развитием интернета вещей и превентивной медицины носимая электроника будет лишь набирать силу, но пока сенсоры часто требуют прямого контакта с кожей. Это не всегда комфортно для пользователя, поэтому устройства, вшитые в одежду, станут отличным решением. Новое устройство работает за счет обратного рассеяния радиочастотного сигнала с помощью метода, который авторы назвали когерентным зондированием ближнего поля.

Метка содержит антенну и датчик и получает электромагнитную энергию (синяя стрелка) от приемника. Радиоволны проникают в тело, затем отражаются. Датчик их принимает, антенна передает их на приемник (красная стрелка).

Фактически метод основан на технологии меток радиочастотной идентификации объектов (RFID). Микрочип посылает радиосигнал в тело, а антенна принимает отраженный сигнал и отправляет его в приемник. Зондирование ближнего поля выдает более сильный рассеянный сигнал от внутренних органов, чем сигнал, полученный обычным методом, когда волны отражаются в основном от поверхности тела. И поскольку длина распространяющейся внутри тканей волны короче, чем вовне, метод более чувствителен к механическим движениям тела, чем прочие подходы.

Так, фаза электромагнитного сигнала зависит от расстояния между радиочастотным источником и приемником, ее используют для расчета движения грудной клетки. Отправляя сигнал и отмечая небольшие нарушения в сигнале, который приходит обратно, устройство отслеживает дыхание. Примерно так же можно измерять сердцебиение -- устройство различает сильные и слабые отраженные сигналы, это позволяет снимать сразу несколько показателей. Датчик на манжете рядом с запястьем способен измерить артериальное давление, вычисляя паузы между сердечными сокращениями.

Перестройка моторной коры при использовании интерфейса мозг-машина

“Changes in cortical network connectivity with long-term brain-machine interface exposure after chronic amputation” |  Nature Communications | doi: 10.1038/s41467-017-01909-2

   инвазивные интерфейсы

Неврологи из Чикагского университета изучили, как реорганизуются связи в моторной коре при подключении к мозгу роботизированной конечности. Если человек теряет руку, то связанная с ней область в мозге перестает получать сигналы и может со временем потерять навык управления. Авторы показали, что даже через десять лет после ампутации моторная область потерянной руки способна перестроиться и взять на себя управление механическим протезом.

Ученые работали с тремя макаками-резусами: животные в раннем возрасте получили травмы и остались без одной руки. Спустя годы именно этих обезьян взяли в исследование, поскольку роботизированными конечностями через интерфейс “мозг-машина” уже управляли парализованные пациенты. Теперь же важно было протестировать работу интерфейса для пациентов с ампутацией. В ходе обучения обезьяны не просто наловчились управлять рукой-роботом, но в их моторной коре возникли новые связи, что говорит о высокой пластичности мозга.

Обезьяны учились захватывать мяч через интерфейс и получали в награду сок.

Двум животным ученые имплантировали электродные решетки в кору полушария, противоположного ампутированной конечности. Именно оно ранее контролировало потерянную руку. Третьей обезьяне электроды поставили на сторону, где руки не было -- эта область контролировала живую конечность (да, мозг людей устроен столь же причудливо). Затем макаки учились двигать силой мысли роботизированный протез и хватать висящий мяч. Авторы записывали активность нейронов и, используя статистическую модель, рассчитали, как клетки были связаны до экспериментов, затем во время тренировок и после того, как обезьяны освоили управление через интерфейс.

Связи нейронов в той зоне мозга, что долго оставалась без работы, изначально были редкими, но по мере обучения они укреплялись. На той стороне, что контролировала неповрежденную руку, соединения уже были плотными, но тренировки вызвали неожиданный эффект: сперва связи разрушились, а нейронные сети поредели, и лишь затем возникла новая, плотная сеть. Это означает, что связи исчезают, когда животное пытается научиться новой задаче, и старая сеть постепенно перестраивается в новую, чтобы контролировать как неповрежденную конечность, так и протез.

Стимулятор нервов стал еще меньше

“A Sub-millimeter, Inductively Powered Neural Stimulator” | Front. Neurosci. | doi: 10.3389/fnins.2017.00659

    инвазивная стимуляция

Биоинженеры американской технологической компании Draper вместе с коллегами из Техасского университета изготовили беспроводной индуктивно питаемый стимулятор нервных волокон. Величина устройства меньше половины кубического миллиметра. Транзисторов в нем нет, за счет чего уровень вызванного напряжения в катушке удалось снизить, а это, в свою очередь, позволило обойтись катушкой меньших размеров и сделать стимулятор более компактным.

Беспроводная передача энергии налагает ограничение на размер устройств, так как им нужна антенна. Пассивные приемники с индуктивным питанием требуют индуцированного напряжения в катушке не менее 1 В, для чего нужны катушки диаметром не менее 1 мм. Заменив сложную схему приемника простым выпрямителем, авторы снизили требуемые уровни напряжения в два раза. В приборе уместились катушка для приема энергии, конденсатор для настройки резонансной частоты, диод для исправления радиочастотного сигнала и электрод.

Авторы также отказались от керамических или титановых контейнеров, что обычно используют для изоляции имплантируемых устройств. Они предложили капсулу на основе полимера, тем самым еще сильнее сократив размер конструкции. По мысли авторов, прибор нацелен на стимуляцию периферических нервов, его можно поместить рядом с волокном. Также он пригоден для глубокой стимуляции мозга — это лучше, чем вводить в ткань длинный кабель, как медики делают сегодня.

А. Стимулятор на седалищном нерве. В. Схема и габариты устройства. С. Прибор лежит на монете в один цент. D. Крупное фото стимулятора.

Чтобы подтвердить способность устройства вызывать потенциалы действия в аксонах, авторы подвели стимулятор к седалищному нерву крысы, поместив катод в эпиневрий — внешний слой соединительной ткани, окружающий нерв — а анод в соседнюю мышцу. Передатчик находился на расстоянии 7,5 см от стимулятора. Его мощности хватило, чтобы вызывать хорошо заметное подергивание задней конечности в ответ на последовательность миллисекундных импульсов на частоте 50 Гц в течение 250 мс стимуляции. Опыт служит лишь демонстрацией концепции, прибор будет доработан так, чтобы обернуть нерв “манжетой”. 

13.07.2018Обзор новостей нейротехнологий 07.07.18 - 13.07.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
13.07.2018EdTech Акселератор ED2: старт второго набора

ED2 совместно с негосударственным институтом развития «Иннопрактика» и «Global Venture Alliance» объявляют о запуске второго набора образовательных стартапов в отраслевую программу акселерации 

Подробнее
12.07.2018Отраслевой союз «Нейронет» запускает специальный образовательный проект «Нейро Академия»

Проект направлен на складывание устойчивого молодёжного сообщества, объединенного идеей построения нового будущего через призму развития рынка Нейронет

Подробнее
12.07.2018Медицинские разработки резидентов «Сколково» внедрят на Новгородчине

Это предусмотрено соглашением о сотрудничестве, подписанным председателем правления Фонда «Сколково» Игорем Дроздовым и губернатором Новгородской области Андреем Никитиным

Подробнее
10.07.2018Мастер-класс по работе с интерфейсом мозг-компьютер

14 июля 2018 г. на площадке ФРИИ (Фонда развития интернет-инициатив) состоится мастер-класс по работе с интерфейсом мозг-компьютер, на котором специалисты расскажут обособенностях работы потребительских нейроинтерфейсов и сферах применения технологии

Подробнее
10.07.2018Высшая Инжиниринговая Школа НИЯУ МИФИ представляет образовательную программу для магистратуры

Среди направлений обучения - прикладное программирование (Python и SQL), нейросетевое моделирование, машинное обучение, управление проектами

Подробнее
6.07.2018Обзор новостей нейротехнологий 30.06.18 - 06.07.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
6.07.2018Хакатон по созданию умных чатботов в МФТИ

На Физтехе завершился хакатон и летняя школа DeepHack.Chat, организованные лабораторией нейронных систем и глубокого обучения МФТИ в рамках работы над проектом iPavlov

Подробнее
6.07.2018Робототехника сегодня и перспективы шагающих роботов

Отраслевой союз «Нейронет» и Neuro Academy представляют летнюю серию лекций, на которых можно будет узнать как меняется сфера нейротехнологий, куда движется роботехника и изучить особенности психо-физиологии человека

Подробнее
6.07.2018Генетика может влиять на успехи сборной России по футболу

Ученые Genotek исследовали генетические маркеры, связанные со спортивными способностями, и частоту их встречаемости среди населения 70 стран, чьи национальные сборные вошли в усредненный рейтинг FIFA

Подробнее
5.07.20184 июля прошел очередной штаб рабочей группы «Нейронет» НТИ

В рамках штаба было представлено четыре проекта

Подробнее
4.07.2018Открытая лекция о виртуальной реальности

6 июля 2018 г. в Сколковском институте науки и технологий состоится открытая лекция о виртуальной реальности

Подробнее
2.07.2018Проекты НейроЧат и Нейробарометр на XIV Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии»

4-10 июня в Крыму, городе Судак состоялся XIV Международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии», в рамках которого были представлены доклады и проведены лекции на тему исследований нервной системы и использованию полученных данных на практике

Подробнее
29.06.2018Обзор новостей нейротехнологий 23.06.18 - 29.06.18

Самые актуальные новости за неделю

Подробнее
29.06.2018Завершился университетский чемпионат НИЯУ МИФИ «World Skills»

Отраслевой союз «Нейронет» выступил партнером секции «Машинное обучение и большие данные»

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