Главная страница > Новости > ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 28.12.2020-03.01.2021

ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 28.12.2020-03.01.2021

04 января 2021

Определение уровня pH внутри мозга

Исследователи из Университета Тохоку разработали первый миниатюрный pH-зонд для изучения в реальном времени динамики внутреннего внеклеточного pH в глубоких структурах мозга. Группа обратилась к этим ограничениям, создав гибридное устройство, которое объединило две разные технологии: прядь тонких волокон с бесшовной интеграцией электрических и оптических функций и химические датчики с точками измерения, определяемыми светом.

Комбинация позволяет in vivo детектировать с пространственным разрешением внутреннюю химическую сигнализацию внутри мозга, особенно в более глубоких областях, с высоким пространственным, временным и химическим разрешением. Авторы использовали процесс термического волочения, который обычно используется в телекоммуникационной отрасли, для изготовления волокон, которые объединяют несколько функций, таких как оптический волновод, электроды и химические каналы.

Зонд pH со светоадресным потенциометрическим датчиком и схематической диаграммой мультимодального волокна. Имплантируемое устройство может получать данные в реальном времени с нескольких участков для определения уровней pH in vivo.

Технология соединяет активный компонент - химический датчик со световой адресацией - с волокном для создания универсального гибридного химического сенсорного зонда для обнаружения тонких химических изменений в мозге. Первый прототип был ориентирован на определение pH. Зонд также был протестирован на измерения in vivo. Он смог обнаружить незначительные колебания pH в ответ на судороги у крыс.

Наночастицы доставили лекарства через гемато-энцефалический барьер

Американские исследователи создали основанную на наночастицах платформу доставки лекарств в мозг. На мышиной модели черепно-мозговой травмы (ЧМТ) ученые обнаружили, что новая система доставки показала в три раза большее накопление вещества в мозге, чем обычные методы доставки, и была терапевтически эффективна.

Очень трудно получить как малые, так и большие молекулы терапевтических агентов, доставляемых через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ). Решение авторов состояло в том, чтобы инкапсулировать терапевтические агенты в биосовместимые наночастицы с точно спроектированными поверхностными свойствами, которые позволили бы их терапевтически эффективный транспорт в мозг, независимо от состояния ГЭБ.

(A) Нагруженные миРНК частицы с различным покрытием сравнивали на предмет их способности пересекать ГЭБ у мышей. (B) Схема синтезирования наночастиц.

Ученые создали уникальную конструкцию наночастиц, которая максимизировала транспорт инкапсулированной интерферирующей молекулы РНК (siRNA) через неповрежденный ГЭБ и значительно улучшила поглощение клетками мозга. 50-процентное снижение экспрессии тау-белка наблюдалось у мышей с черепно-мозговой травмой, которые получали анти-тау siRNA через новую систему доставки, независимо от того, вводили ли препарат внутрь или за пределы временного окна нарушенного ГЭБ.

Объемный дисплей позволил «прикоснуться» к парящим в воздухе виртуальным предметам

Компания Voxon, разработавшая объемный дисплей, научила его работать вместе с контроллером Leap Motion, отслеживающим движение рук. Благодаря этому пользователь может с помощью жестов двигать виртуальные предметы, парящие перед ним. Инфракрасный контроллер Leap Motion в реальном времени сканирует пространство над собой и создает 3D-модель руки, которую можно использовать для управления интерфейсом и других применений.

В дисплее Voxon VX1 есть проектор и подвижная пластина, рассеивающая свет от проектора в стороны. Пластина поочередно двигается вверх и вниз, а проектор выводит в каждый момент времени срез 3D-объекта, соответствующий положению пластины. Благодаря тому, что движение происходит с частотой примерно 30 циклов в секунду, человеческий глаз воспринимает множество срезов как единый светящийся объект и почти не замечает саму пластину.

Разработчики создали демо-приложение, в котором дисплей дублирует уменьшенные копии рук пользователя, а также другие объекты, которые можно хватать, подбрасывать или перекладывать из одной руки в другую. Рабочая зона дисплея составляет 18 на 18 на 8 сантиметров, разрешение 1000 на 1000 на 200 пикселей, а частота 30 «кадров» в секунду (циклов подъема и опускания пластины).

Как сделать нейроны из кожи, не затрагивая гены

Клетки кожи можно превратить в нейроны, не проделывая для этого манипуляции с генами. Исследовательская группа из Университета Буффало доказала, что кожа может стать основой для клеток нервного гребня (эмбриональная нервная ткань) без каких-либо генетических модификаций, и уже эти стволовые клетки способны превращаться в нейроны, находящиеся в головном и спинном мозге.

Снимки слева направо демонстрируют переход кератиноцитов в стволовые клетки и нейроны

С помощью идентификации клеток и наблюдения за их «судьбой» после имплантации в куриные эмбрионы учёные выяснили, что после перепрограммирования они развивались абсолютно так же, как обычные клетки нервного гребня. Стволовые клетки получались из организма взрослого человека без добавления «посторонних» генов, способных их изменить. Причём, после «перезаписи» из них можно было получить как гладкие миоциты, так и меланоциты, шванновские клетки или нейроны.

В медицине это будет иметь огромный потенциал, потому что биопсию кожи можно сделать всегда. Можно выращивать клетки в больших количествах и перепрограммировать их без генетической модификации. Так, например, аутологичный материал, полученный от пациента, может помочь в проблеме лечения разрушительных заболеваний, поражающих нервную ткань, решение которой пока затруднено из-за отсутствующих легкодоступных источников клеток

Успешно испытан энергоэффективный микропроцессор на сверхпроводниках

Японские инженеры разработали прототип микропроцессора, который потребляет в 80 раз меньше энергии, чем современные аналоги. Для этого они взяли за основу сверхпроводники, охлажденные до 4,2 Кельвина. Команда ученых использовала энергоэффективную сверхпроводящую электронную структуру — адиабатический квантовый параметрон (AQFP) — который должен стать кирпичиком для высокопроизводительных микропроцессоров нового поколения, потребляющих крайне мало энергии.

Фотография кристалла микропроцессора AQFP MANA, первого в мире адиабатического сверхпроводникового микропроцессора

Исследователи доказали способность AQFP выполнять высокоскоростные вычисления, разработав первый в мире адиабатический сверхпроводящий микропроцессор — 4-битный прототип, названный ими MANA (Monolithic Adiabatic iNtegration Architecture). Испытания MANA доказали, что он способен выполнять все аспекты вычислений, то есть обрабатывать и хранить данные.

Также ученые показали на отдельном чипе, что обработка данных может происходить с частотой 2,5 ГГц, то есть на уровне современной компьютерной технологии. Поскольку AQFP собран из сверхпроводников, для работы прототипа его приходится охлаждать до 4,2 Кельвина. Но даже в этом случае он потребляет в 80 раз меньше энергии, чем современные полупроводниковые устройства в компьютерных чипах.