Главная страница > Новости > ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 04.01.2021-10.01.2021

ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 04.01.2021-10.01.2021

11 января 2021

Протез ноги с биологической обратной связью показался легче

Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха выяснили, что настройка биологической обратной связи в протезе ноги делает его субъективно легче по весу, что также улучшает и опыт ношения. Для этого они попросили добровольца с ампутированной выше колена ногой пройтись в протезе с подключенными к электродам в большеберцовом нерве сенсорами и без них.

Интраневральная сенсорная обратная связь, основанная на интраневральной стимуляции с помощью имплантируемых электродов

После ходьбы со включенной биологической обратной связью протез казался участнику легче примерно на полкило, а также с ним ему легче было выполнять задание с когнитивной нагрузкой: одновременно ходить и проговаривать слова в обратном порядке. Участнику закрывали глаза повязкой, а на здоровую ногу надевали гимнастические утяжелители разного веса и просили оценить, при каком утяжелении здоровой ноги обе кажутся одинаковыми по весу. 

Ученые выяснили, что после прогулки с биологической обратной связью в протезе необходимый для уравнивания веса утяжелитель здоровой ноги оказался легче на 23 процента. Далее участнику дали дополнительное задание: во время ходьбы его просили произнести несколько слов в обратном порядке. При включенной биологической обратной связи скорость участника при выполнении задания не снижалась (в отличие от условия без обратной связи), а также он делал на 20 процентов меньше ошибок в произношении.

DALL·E: Генерация изображений из текста

Исследователи в области искусственного интеллекта из OpenAi создали нейронную сеть под названием DALL·E, которая генерирует изображения из текстового описания на естественном языке. DALL·E представляет собой версию GPT-3 с 12 миллиардами параметров, обученную генерировать изображения из текстовых описаний на датасете из пар текст-изображение. 

Исследователи обнаружили, что DALL·E обладает огромным репертуаром генеративных возможностей, включая возможность создания антропоморфных животных и других необычных объектов, комбинирующих совершенно нетривиальные свойства, например "кресло в форме авокадо." Как и GPT-3, DALL·E — это языковая модель-трансформер, принимающая на вход текст и изображение, как последовательность размером до 1280 токенов (256 для текста + 1024 для изображения).

DALL·E попросили сгенерировать изображение по следующему описанию: "гостиная с двумя белыми креслами и картиной Колизея, картина установлена ​​над современным камином"

DALL·E может создавать картины на самые разные темы, включая реальные локации, такие как «Колизей», и вымышленных персонажей, таких как «йода». Для каждого объекта DALL·E предлагает множество вариантов. Также DALL·E может не только генерировать изображение с нуля, но и регенерировать (достраивать) любую прямоугольную область существующего изображения, вплоть до нижнего правого угла изображения, в соответствии с текстовым описанием. 

Ученые создали многоцветный атлас мозга червя

Новая технология, разработанная исследователями Колумбийского университета, известная как NeuroPAL, помогает выявить динамику нейронных сетей в нервной системе микроскопических червей. NeuroPAL, использующий генетические методы для «раскрашивания» нейронов флуоресцентными цветами, позволяет ученым впервые идентифицировать каждый нейрон в нервной системе животного, одновременно регистрируя работу всей нервной системы. 

Для проведения своего исследования ученые создали две программы: одну, которая идентифицирует все нейроны на красочных изображениях червя NeuroPAL, и вторую, которая выводит метод NeuroPAL за пределы червя, создавая оптимальную окраску для потенциальных методов идентификации любого типа клеток или тканей в любой организм, допускающий генетические манипуляции.

Схема работы NeuroPAL на примере червя

Возможность идентифицировать нейроны или другие типы клеток с помощью цвета может помочь ученым визуально понять роль каждой части биологической системы. Это означает, что когда что-то идет не так с системой, это может помочь определить, где произошла поломка в генах. 

Поскольку цветом окрашивали ДНК нейрона, цвета также могут использоваться, чтобы выявить, присутствуют ли эти конкретные гены в клетке или отсутствуют. 

Растянутые алмазы могут найти применение в электронике и оптоэлектронике

Ученые из Городского университета Гонконга научились растягивать алмаз на рекордно большую величину, чтобы деформировать его кристаллическую решетку и придавать материалу новые полезные свойства. Для этого исследователи синтезировали алмазные структуры, напоминающие гантели, с широкими «захватами», соединенными узким мостиком длиной около 1000 нанометров и 300 нанометров в диаметре.

Иллюстрация растяжения изготовленных образцов алмазного мостика

Прилагая усилие вдоль оси «мостика», авторам работы удалось растянуть его на величину до 9,7 процента, после чего материал возвращал себе первоначальную форму. Ученые провели моделирование электрических и оптических свойств алмаза при растяжении его в границах от нуля до 12 процентов. Растяжение уменьшало запрещенную энергетическую зону электронов в материале, а значит, повышало его электропроводность. Максимальной величины она достигала при растяжении на величину около девяти процентов.

Моделирование предсказывает появление совершенно новых для алмаза свойств при еще большем растяжении. Из-за деформации кристаллической решетки непрямой переход электронов через запрещенную зону сменяется на прямой. Такой переход может сопровождаться испусканием фотона, что делает растянутые алмазы перспективным материалом и в сфере оптоэлектроники.

Насколько общая анестезия похожа на нормальный сон по воздействию на мозг?

Финским ученым из Университета Турку удалось отделить конкретные изменения, связанные с сознанием, от более распространенных общих эффектов, и они обнаружили, что влияние анестезии и сна на активность мозга удивительно схоже. Эти новые открытия указывают на общую центральную сеть мозга, фундаментальную для человеческого сознания.

Активность мозга измеряли с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) во время различных состояний сознания в двух отдельных экспериментах на одной и той же группе здоровых субъектов. Измерения проводились во время бодрствования, нарастающих и постоянных уровней двух анестетиков, а также во время бессонного бодрствования и глубокого сна (NREM).

Те же самые структуры мозга, которые деактивируются, когда состояние сознания меняется на отключенное при общей анестезии или естественном сне (холодные цвета), реактивируются при восстановлении подключенного состояния после выхода из наркоза (теплые цвета).

Когда ПЭТ-изображения реагирующего и подключенного мозга сравнивались с изображениями не отвечающего и отключенного мозга, ученые обнаружили, что на активность таламуса, поясной коры и угловых извилин влияли, независимо от использованного анестетика, концентрации препарата и направления изменения состояния мозга. Поразительно аналогичные результаты были получены при сравнении физиологического сна с бессонным бодрствованием.