ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 15.02.2021-21.02.2021

Люди пообщались с учеными из осознанных сновидений

Исследователям из Германии, Нидерландов, США и Франции удалось наладить двусторонний контакт с людьми в состоянии осознанных сновидений. Добровольцы в фазе быстрого сна отвечали на вопросы «да-нет» и решали простые арифметические примеры, сообщая результаты условленными движениями глаз и мимическими сигналами.

Дизайн экспериментов

В ходе 57 сессий у добровольцев регистрировали начало осознанного сновидения, во время которого полисомнографически регистрировали быстрый сон, но получали сознательную реакцию на раздражители. После этого им задавали вопросы «да-нет» (например, «вам нравится шоколад») и простые арифметические примеры (например, «восемь минус шесть») и регистрировали ответы в виде условленных сигналов. Для исключения случайных реакций каждое задание повторяли дважды.

В итоге достоверный двусторонний контакт удалось получить с каждым шестым добровольцем, причем положительный результат был достигнут в каждой из четырех лабораторий в разных странах. В общей сумме на 158 заданных вопросов было получено 18,6 процента правильных ответов, 3,2 — неправильных, 17,7 — неопределенных; в 60,8 процента случаев ответа не было.

Российские ученые научились оценивать степень усталости авиапилотов

Российские ученые разработали систему контроля состояния мозга, в частности уровня концентрации внимания и степени усталости пилотов самолетов и водителей, в ближайшие два года планируется представить первые прототипы тренажеров на базе данной системы. Разработка принадлежит коллективу лаборатории нейронауки и когнитивных технологий "Университета Иннополис".

Система "Интегративный мозг" состоит из шлема с электродами для головы и внешнего интерфейса. Она позволяет по электрической активности головного мозга определить уровень концентрации внимания у пилотов самолетов, водителей наземного транспорта. В случае с пилотами при помощи нее диспетчер сможет узнать, кто их двух пилотов в настоящее время сильнее устает, и перераспределять нагрузку между ними.

Первые прототипы этих тренажеров планируется представить в течение двух лет. Ряд компаний авиационной отрасли уже проявили интерес к разработке, поэтому после презентации прототипа разработчики намерены запустить процесс внедрения тренажера-эмулятора полетов. 

В ЮФУ разработали модель цифрового двойника человека

Ученые Южного федерального университета создали модель цифрового двойника человека – технологию «Цифровой профессиональный я», которая поможет принимать взвешенные карьерные решения на основе анализа цифрового следа пользователей в социальных сетях. Работа ведется в сотрудничестве с Томским государственным университетом в рамках Университетского консорциума исследователей больших данных.

Технология представляет собой программную платформу для автоматического построения и анализа неявного социального графа. Проявляя свойства больших данных, он отличается высокой скоростью обновления и широким разнообразием информации различной степени достоверности. В настоящий момент система работает с социальной сетью «Вконтакте». У разработчиков есть планы по подключению профессиональных социальных сетей. 

Платформа включает в себя инструмент коммуникации с абитуриентами – это умный чатбот, который собирает обратную связь, автоматически распознает намерения абитуриента и подключает к диалогу руководителей конкретных магистерских программ. Технология «Цифровой я» уже включена Gartner в список самых значимых технологий и трендов, которые изменят общество и бизнес в следующие 5-10 лет.

Биоразлагаемые микрокапсулы доставят фактор роста нервов для регенерации нейронов

Исследователи Сколтеха и их коллеги из Лондонского университета провели эксперимент in vitro, в котором продемонстрировали возможность стимулировать рост нейронов в гиппокампе, используя биоразлагаемые нанокапсулы для доставки к нейронам фактора роста нервов (NGF), необходимого для этого нейропептида. Ученые планируют протестировать предлагаемую технологию контролируемой доставки NGF на предмет ее использования для ускоренного восстановления после травм

В качестве материалов для капсулы использовали поли-L-аргинин и декстран, а для ее изготовления применили послойную технологию: тончайшие пленки наносились слой за слоем, постепенно образуя капсулу. В предыдущих исследованиях было показано, что такие капсулы обладают биосовместимостью: при их использовании на срезах тканей человека и на грызунах заметных побочных эффектов выявлено не было.

Микрокапсулы, несущие NGF. (а) микрокапсулы в суспензии. (b) DIC-изображение микрокапсул при большем увеличении. (c) SEM-изображения микрокапсул, высушенных и напыленных золотом. (d) прямоугольная область на (c) при большем увеличении.

Результат доставки к нейронам микрокапсул с нейропептидами: рост нейронов заметно усилился, причем новые нейтроны стали появляться именно вблизи микрокапсул с NGF. Также было установлено, что NGF способствует более активному ветвлению нейритов: результатом этого процесса является образование основных функциональных элементов нейрона – аксонов и дендритов. Наконец, было показано, что у нейронов, обработанных микрокапсулами NGF, появляется способность образовывать функциональные синапсы.

Кекс превратили в элемент осязаемого интерфейса

Бельгийский инженер из Хасселтского университета научился готовить кексы, которые можно использовать в качестве элемента интерфейса вместе с сенсорным экраном. Он предложил во время выпекания оставлять на дне кекса выступы особой формы, благодаря которым экран может распознавать этот конкретный предмет и выводить на экран соответствующие данные. Таким образом, во взаимодействие с компьютером можно включать обычные бытовые предметы, для каждого из которых компьютер выводит контекстный интерфейс.

Вскоре после выпекания тесто остается влажным, что позволяет сенсорному экрану, к примеру, в планшете, определить прикосновение.

В области интерфейсов есть направление, называемое осязательными интерфейсами, в котором исследователи изучают способы взаимодействия человека с компьютером через предметы, которые можно двигать, перетаскивать и выполнять другие движения. Чтобы компьютер мог понимать не только сам факт касания и размер предмета, но и идентифицировать его, инженер решил использовать круглую вафельную бумагу и вырезать в ней по бокам три выступа. 

<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/R-BM_ITTvGs&quot; frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>

В результате после этого в самом кексе на дне образуются три выступа. Подбирая расположение выступов и расстояние между ними, можно создавать уникальные узоры. При контакте с планшетом сенсорный экран может рассчитать расстояния между выступами и подобрать наиболее вероятный вариант из базы. Эксперименты показали, что экран распознает кексы даже если они находятся в бумаге для выпекания.

Химики научили материалы имплантов контролировать свою антибактериальную активность

Исследователи из РХТУ им. Д.И. Менделеева, НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова и университета Крита разработали новый материал для протезов -- полимерный биокомпозит, который содержит мощный антибиотик амикацин. При этом антибиотик выходит из материала только при бактериальной атаке, а интенсивностью его выделения можно управлять, изменяя толщину композита. Для создания биокомпозитов ученые использовали два ксеноматериала -- так называют клеточные матрицы, полученные после химической обработки живых тканей.

Микрофотографии синтезированных биоматериалов на основе: а) перикарда; б) глиссоновой капсулы печени

Как только бактерии атакуют биокомпозит, их ферменты начинают его разлагать, и из композита выходят химические соединения амикацина, которые тоже, как и чистый амикацин, обладают выраженным антибактериальным действием. В модельных экспериментах с чистой декстраназой ученые показали, что из биокомпозита на основе глиссоновой капсулы весь амикацин выделяется за 2 часа, а из композита на основе перикарда - за 24 часа.

Скорость выделения антибиотика определяется толщиной слоя геля, пропитавшего ксеноматериал. Если нужно, чтобы вещество выделялось медленно и имплант выдержал много бактериальных атак, то следует делать биокомпозит толще. А если врачи уверены, что рассчитывать на серию атак не надо, тогда слой тоньше, из него выделение антибиотика будет более резкое и с большой скоростью. Таким образом, ученые не только разработали материал с регулируемыми антибактериальными свойствами, но и нашли способ управлять интенсивностью этого эффекта.