Главная страница > Новости > Обзор новостей нейротехнологий 17.11.18 - 23.11.18

Обзор новостей нейротехнологий 17.11.18 - 23.11.18

23 ноября 2018

Стимуляция мозга позволяет слепым людям «видеть» очертания букв

Ученые из медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне выяснили, что электроды, имплантированные в мозг, позволяют слепым людям «видеть» формы букв в их сознании. Чтобы проверить свою идею, они пригласили к участию в исследовании четырех зрячих людей с эпилепсией, в мозг которых были имплантированы электроды, помогающие контролировать симптомы. С согласия участников, исследователи добавили панель из 24 крошечных электродов в сегмент зрительной коры.

(A) Левая затылочная доля зрячего пациента. Точками показаны 24 электрода имплантированной сетки. (B) Синие круги обозначают визуальное пространство стимулов для каждого электрода. (C) Динамическое управление включением электродов использовалось для создания четырех различных  восприятий.

В серии экспериментов авторы стимулировали электроды последовательностями, имитирующими формы букв, такими как C и Z. Вспышки происходили примерно каждые 50 миллисекунд и отдельно, и одновременно. Затем участники использовали стилус, чтобы нарисовать на экране компьютера изображения, которые мелькнули у них в голове. Они делали это феноменально хорошо, легко воспроизводя очертания букв.

Затем исследователи повторили тест со слепой пациенткой. У нее был имплант в мозге, подобный тем, которые внедрялись в мозг пациентам с эпилепсией. Она использовала сенсорный экран, чтобы нарисовать образы, которые возникали у нее во время стимуляции. Как и зрячие участники, ей удалось воссоздать изображения, которые были близки к запрограммированным исследователями.

Подробнее: https://scientificrussia.ru/news/stimulyatsiya-mozga-pozvolyaet-nekotorym-slepym-lyudyam-videt-ochertaniya-bukv

Преодолен предел разрешения для терагерцовой микроскопии

Российские ученые вместе с зарубежными коллегами разработали новый метод терагерцовой микроскопии биологических тканей. Исследования показывают, что проблему ранней диагностики можно решить при помощи методов визуализации тканей в терагерцовом диапазоне электромагнитного спектра, который занимает промежуточное положение между инфракрасными и микроволнами. Однако методы терагерцовой спектроскопии и визуализации тканей не очень точны, и внедрить их в клиническую практику сложно.

Новая разработка основана на эффекте твердотельной иммерсии: в случае фокусировки пучка излучения позади объекта с высоким показателем преломления (в данном случае кремниевой полусферы) можно значительно увеличить пространственное разрешение микроскопа. У обычных оптических микроскопов предел разрешения ограничен и равен половине длины волны электромагнитного излучения, фокусируемого объективом. Иммерсия поможет преодолеть этот предел.

Схема предложенного метода терагерцовой микроскопии

Столь высокое пространственное разрешение позволяет визуализировать структурные особенности тканей значительно меньшего размера, чем это было возможно при использовании обычных оптических микроскопов. Для демонстрации возможностей разработанного метода авторы приводят в статье результаты визуализации различных биологических объектов, в том числе клеточных сфероидов, предназначенных для биопечати, и соединительных тканей молочной железы.

Подробнее: https://indicator.ru/news/2018/11/20/predel-razresheniya-dlya-teragercovoj-mikroskopii/

Инвазивный нейроинтерфейс помог парализованным людям освоить планшет

Американские ученые решили научить парализованных пациентов пользоваться планшетом с помощью специального нейроинтерфейса. В их исследовании приняли участие три человека: мужчина и женщина с боковым амиотрофическим склерозом и полной потерей функций конечностей, а также мужчина с параличом, вызванным травмой спинного мозга. В их области моторной коры, отвечающей за движения рабочей руки, были вживлены микроэлектроды, считывающие активность головного мозга.

Для движения курсора каждого участника просили мысленно попробовать двигать рукой в правую и левую сторону, как при перемещении компьютерной мышкой, а сигнал нажатия для каждого участника был индивидуальным: к примеру, для нажатия курсора один мужчина пытался сжать правую руку в кулак. Сигналы от считывающих электродов в головном мозге передавались по Bluetooth к планшету.

Полученный интерфейс позволил участникам исследования овладеть гаджетом: одна участница смогла сыграть на фортепиано в специальном приложении и сделать покупки в интернете, а другой участник — включить музыку и выполнить расчеты на калькуляторе. Кроме того, у участников даже получилось общаться в реальном времени в мессенджере.

Подробнее: https://nplus1.ru/news/2018/11/22/ibci

Российские инженеры создали искусственный глаз на основе ИИ

Группа российских ученых разработала особое устройство, которое позволит слепым людям вновь ориентироваться в пространстве. Устройство получило название СОМСИ — система мультиканальной обработки информации. Гаджет анализирует окружающее пространство при помощи получаемого видеоизображения и звуковых сигналов. Прибор состоит из двух частей: первая — это все необходимые датчики для записи информации вроде сенсоров, микрофонов и видеокамер, а вторая — собственно сама платформа на основе ИИ.

Прототип устройства размером с плеер анализирует окружающую обстановку по видео и звуку

Принцип работы заключается в следующем: получив необходимые данные об окружающей среде, система предает их «в облако», где нейросеть анализирует полученную информацию, а затем получившийся результат отправляется обратно пользователю, где преобразуется в голосовое или тактильное сообщение, либо же на его основании строится виртуальное изображение (правда, в довольно примитивной форме). Последний вариант доступен при наличии глазного имплантата.

Сегодня система СОМСИ представляет собой цифровой аналог сетчатки, но для обработки картинки во всех деталях пока не хватает мощности и технологий. При этом распознать крупные схематичные контуры объектов гаджету вполне по силам. Есть у СОМСИ и еще одна функция: определение дистанции до объектов при помощи ультразвука. Пользователю нужно будет нажать всего одну кнопку и нейросеть будет сообщать ему где и какой предмет расположен.

Подробнее: https://hi-news.ru/technology/rossijskie-inzhenery-sozdali-iskusstvennyj-glaz-na-osnove-ii.html и https://iz.ru/807293/ia-budu-tvoimi-glazami-novyi-gadzhet-pomozhet-slepym-videt-predmety

Ученые внедрили в живые клетки крошечные лазеры

Команда исследователей из Сент-Эндрюсского университета в Шотландии разработала крошечные лазеры диаметром менее тысячной миллиметра, которые можно встраивать в живые клетки: например, в иммунные клетки или нейроны. Внутри клетки лазеры выполняют функцию маяка, сообщая о местонахождении клетки и даже отправляя информацию о ее состоянии.

Биологи обычно используют для этого флуоресцентные красители или белки. Их замена на крошечные лазеры позволит ученым следить за гораздо большим количеством клеток, не путая их. Это стало возможным благодаря тому, что свет, генерируемый каждым лазером, содержит только одну длину волны. Красители же генерировали свет с несколькими длинами волн параллельно, поэтому точно отличить свет более чем от четырех или пяти разных красителей не представлялось возможным: цвета красок становились слишком похожими.

Нанодиск оптически накачивается через объектив микроскопа (синий) с лазерным излучением (красный), регистрируемым тем же объективом.

Исследователи продемонстрировали, что можно производить тысячи лазеров, каждый из которых генерирует свет с несколько иной длиной волны, что позволяет точнее их идентифицировать. Лазеры помещались внутрь клеток и раньше, однако занимали в тысячу раз больший объем внутри клеток и требовали больше энергии для работы, что ограничивало их применение, особенно для таких задач, как отслеживание иммунных клеток на их пути к локальным очагам воспаления или мониторинг распространения раковых клеток в тканях.

Подробнее: https://naked-science.ru/article/biology/uchenye-vnedrili-v-zhivye-kletki