В ходе исследования нейроинтерфейс Layer 7 Cortical Interface был временно помещён в мозг трёх пациентов, которые уже подвергались нейрохирургическим операциям по удалению опухолей. Российские ученые смогут остановить деградацию человеческого мозга: Новейшая разработка на стадии испытаний. WTF Как устроен мозг осьминога — головоногого интеллектуала морского дна. Физические упражнения улучшают здоровье мозга и помогают предотвращать болезнь Альцгеймера, утверждает исследование Института мозга О’Доннела: при низком уровне физической активности быстрее происходит деградация тканей мозга. Американские исследователи выяснили, что человеческий мозг самостоятельно может обеспечить для себя защиту от старения.
Российский нейробиолог — о работе памяти и воспитании гениев
- Новости про мозг
- Еженедельная рассылка Купрума: только важное, одним письмом
- Ученые исследовали умирающий мозг и рассказали, что обнаружили
- Журнал Нейрокампуса — рассказываем интересное о мозге
Ученые обнаружили новые клетки человеческого мозга
В это время ученые следили за их мозговыми процессами с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии фМРТ. Во время теста специалисты с помощью tTIS воздействовали на полосатое тело, чтобы изменить активность нейронов в данной области. Во втором эксперименте задействовали как пожилых средний возраст 66 лет , так и молодых средний возраст 26 лет волонтеров. Они выполняли то же задание в более сложной форме, и им дали меньше времени на подготовку. Результаты показали, что стимуляция мозга улучшила двигательную активность участников в обоих случаях.
В разных специальностях есть несколько научных школ, которые могут конкурировать друг с другом. На примере электрокардиограммы приведу пример, когда в России активно используются три школы: советская, российская и американская. Они во многом отличаются. Если для человека разница между ними незначительна, то для машины она критическая. Когда наши врачи видят американскую электрокардиограмму перед собой, они даже не знают, как ее трактовать и как категорировать. Для этого существуют инструменты аннотирования, которые позволяют, во-первых, сделать так, чтобы несколько врачей регистрировали одну и ту же единицу исследований, а специалисты, которые работают с данными компании, могли проанализировать и измерить такой параметр, как коэффициент согласия, позволяющий на примере трех и более экспертов верифицировать единицу данных, а уже после производить исследования", - сказал Андрей Бурсов. Он упомянул, что ИИ в медицине начал активно внедряться в 2019 г.
Операционный директор ООО "Первый электронный рецепт" Григорий Милешкин сообщил, что региональные врачи за все время выписали более 5 млн электронных рецептов, а в 2024 г.
Зонд используется в новой науке оптогенетике. С помощью крошечных светодиодов на конце зонда можно управлять активностью нейронов, затормаживая или возбуждая сигналы в нервных тканях мозга.
Этот инструмент позволяет точно привязать реакцию к тому или иному участку мозга и, тем самым, внести больше ясности в его работу. Источник изображения: University of Massachusetts Оптогенетике чуть меньше 20 лет. Она строится на том, что гены нейронов изменяются таким образом, что у них появляется новый канал для возбуждения и торможения.
Это оптический канал. С помощью света нужной длины волны активность нейрона может тормозиться, а с помощью света с другой длины волны — возбуждаться. Помимо этого остаётся работать обычный канал передачи активности мозга — синаптический.
Мозг работает, как обычно, но в нейронной сети как бы появляются светофоры, которые по команде оператора регулируют распространение сигналов и, следовательно, нервные реакции мозга и организма в целом. Большинство современных зондов в оптогенетике работают на одной волне, иначе говоря — светятся одним цветом. Каждый из них либо тормозит активность нейронов, либо возбуждает.
Заслугой коллектива Массачусетского университета в Амхерсте стала разработка предельно малого двухцветного зонда шириной 0,2 мм и толщиной 0,05 мм. На этом конце поместился один красный MicroLED и один синий. Один тормозит нейрон в зоне своего воздействия, а другой возбуждает.
Это позволяет учёным быстрее определять, за что отвечает зондируемая группа нейронов. В современной медицине торможение нейронов часто используется для подавления приступов эпилепсии. Изучая эти механизмы на мозге мышей, для которых эти зонды созданы, можно помочь в лечении этой болезни и других расстройств.
Наконец, более точный зонд с расширенной функциональностью углубит наши знания о строении мозга и о работе его отделов, где пресловутых белых пятен осталось больше, чем неизведанных мест на нашей планете. Однако хотелось бы научиться распознавать мысленную речь без хирургического вмешательства. Это было бы проще и безопаснее.
Шаг в этом направлении сделали учёные из Австралии, показав возможность довольно точного распознавания мыслей пациентов без установки датчиков внутрь головного мозга. Источник изображения: UTS Для считывания активности мозга была использована простая шапочка с электродами. Она снимала электроэнцефалограмму ЭЭГ — это рутинная, в общем-то, процедура для установки множества диагнозов, связанных с работой мозга.
Эта процедура разрешена даже для детей и не несёт никакой опасности для пациента. Читать с её помощью мысли, конечно же, нельзя. Поэтому на следующем этапе учёные добавили к ЭЭГ большую языковую модель LLM и открытый набор данных ZuCo, что сразу перевело разработку в разряд перспективных.
Пакет ZuCo содержит данные о траектории движения глаз пациента в процессе чтения в сочетании с показаниями ЭЭГ. Как долго взгляд задерживается на слове, куда и в каком темпе перепрыгивает и другое. В сочетании с ИИ с большой языковой моделью и данными с ЭЭГ возникают сопоставления, которые транслируются в текст.
Довольно неплохо для неинвазивной технологии чтения мыслей. При этом система часто использовала синонимы вместо реально произнесённых пациентом слов и лучше понимала глаголы, что можно объяснить ограниченным набором данных. Впрочем, простор для улучшения методики есть, и опыт это хорошо показал.
В любом случае, это лучше, чем ничего, а для страдающих проблемами речи людей это возможность вернуться к живому общению. Источник изображения: westernsydney. Но ему требуются колоссальные вычислительные мощности, и при сохранении нынешней тенденции, когда NVIDIA является единственным поставщиком ИИ-ускорителей, отрасль рискует выйти на энергопотребление, сравнимое с нуждами небольших стран.
При этом человеческий мозг так и остаётся самым совершенным компьютером, потребляющим всего 20 Вт энергии. Это побудило учёных из Университета Западного Сиднея Австралия запустить проект по созданию нейроморфного суперкомпьютера DeepSouth — первой в мире машины, моделирующей импульсные нейронные сети в масштабах человеческого мозга. Смоделированные импульсные нейросети на стандартных компьютерах с использованием графических GPU и многоядерных центральных процессоров CPU слишком медленны и энергоёмки.
Наша система это изменит. Как ожидается, DeepSouth будет запущен в апреле 2024 года. Он сможет обрабатывать большие объёмы данных с высокой скоростью, оставаясь меньше других суперкомпьютеров и потребляя гораздо меньше энергии благодаря архитектуре импульсной нейронной сети, говорят учёные.
Система является модульной и масштабируемой — она содержит доступное на рынке оборудование, а значит, в будущем её можно будет расширять или, напротив, сокращать для решения конкретных задач. Цель проекта — приблизить системы ИИ к механизмам работы человеческого мозга, изучить механизмы работы мозга и при благополучном исходе добиться успехов, актуальных в других областях. Примечательно, что другие исследователи подошли к той же проблеме с диаметрально противоположной стороны: недавно американские учёные вырастили ткань человеческого мозга, подключили её к компьютеру и добились впечатляющих результатов.
Получив разрешение на проведение испытаний на людях, Neuralink уже в следующем году собирается прооперировать 11 пациентов. Источник изображения: Neuralink Как поясняет Bloomberg в своём обширном материале на эту тему, Илону Маску удалось несколько ускорить процедуру одобрения клинических испытаний имплантов Neuralink на людях, поскольку обычный порядок подразумевает, что первый пациент после успешной операции должен наблюдаться у специалистов на протяжении одного года, и только после этого компания могла бы получить разрешение на проведение последующих операций. В действительности же агентство FDA пошло на уступки Neuralink, и разрешило компании провести клинические испытания имплантов сразу на 11 пациентов, которые должны быть прооперированы в следующем году.
Стартап уже получил обращения от тысяч пациентов, но к следующем году будут отобраны 11 добровольцев для первой фазы эксперимента. В идеале, как отмечает Bloomberg, каждый из участников эксперимента должен быть моложе 40 лет и страдать от паралича верхних и нижних конечностей. На первом этапе вживления импланта хирург должен будет вырезать круглое отверстие в черепной коробке пациента над той областью человеческого мозга, которая отвечает за подвижность конечностей.
Разработанный Neuralink медицинский робот затем внедрит в кору головного мозга 16 тончайших покрытых полимерной оболочкой шлейфов, объединяющих несколько электродов, каждый из которых в 14 раз тоньше человеческого волоса и имеет диаметр не более 5 мкм. Столь филигранные манипуляции нельзя доверить хирургу, а потому данная часть операции автоматизирована. Затем в отверстие в черепной коробке заподлицо с поверхностью устанавливается миникомпьютер, который по диаметру близок к пятирублёвой монете.
Вживлённые в мозг электроды соединяются с выводами этого миникомпьютера. На все этапы операции должно уходить около двух с половиной часов, хотя Илон Маск в идеале хотел бы сократить это время до 15 минут. В отличие от изделий большинства конкурентов, имплант Neuralink способен передавать информацию по беспроводному интерфейсу, а ёмкости его аккумулятора хватает на несколько часов работы, после чего его можно подзарядить беспроводным способом, надев на пациента специальную кепку на пару часов.
В следующих версиях имплант должен получить до 128 тончайших шлейфов, вживляемых в кору головного мозга, а время работы от аккумулятора будет увеличено до 11 часов. В идеале, как заявляют представители Neuralink, пациент должен иметь возможность заряжать имплант во сне через устройство, встроенное в подушку. В 2025 году компания рассчитывает вживить людям 27 имплантов, в 2026 году провести операции ещё на 79 пациентах, в 2027 году выйти на 499 операций, а к 2030 году освоить 22 204 операций ежегодно.
Помимо робота собственной разработки, Neuralink самостоятельно разрабатывает и изготавливает полупроводниковые компоненты. Имплант не должен нагреваться во время работы или каким-то иным образом беспокоить пациента, поэтому многие компоненты на данном этапе компания разрабатывает и выпускает собственными силами. В 2021 году около 12 хирургических роботов имплантировали чипы 155 животным, в прошлом году количество операций возросло до 294 штук.
В идеале Neuralink рассчитывает разработать и отдельный имплант для спинного мозга, который позволит вернуть подвижность паралитикам.
Это позволяет учёным быстрее определять, за что отвечает зондируемая группа нейронов. В современной медицине торможение нейронов часто используется для подавления приступов эпилепсии. Изучая эти механизмы на мозге мышей, для которых эти зонды созданы, можно помочь в лечении этой болезни и других расстройств. Наконец, более точный зонд с расширенной функциональностью углубит наши знания о строении мозга и о работе его отделов, где пресловутых белых пятен осталось больше, чем неизведанных мест на нашей планете.
Однако хотелось бы научиться распознавать мысленную речь без хирургического вмешательства. Это было бы проще и безопаснее. Шаг в этом направлении сделали учёные из Австралии, показав возможность довольно точного распознавания мыслей пациентов без установки датчиков внутрь головного мозга. Источник изображения: UTS Для считывания активности мозга была использована простая шапочка с электродами. Она снимала электроэнцефалограмму ЭЭГ — это рутинная, в общем-то, процедура для установки множества диагнозов, связанных с работой мозга.
Эта процедура разрешена даже для детей и не несёт никакой опасности для пациента. Читать с её помощью мысли, конечно же, нельзя. Поэтому на следующем этапе учёные добавили к ЭЭГ большую языковую модель LLM и открытый набор данных ZuCo, что сразу перевело разработку в разряд перспективных. Пакет ZuCo содержит данные о траектории движения глаз пациента в процессе чтения в сочетании с показаниями ЭЭГ. Как долго взгляд задерживается на слове, куда и в каком темпе перепрыгивает и другое.
В сочетании с ИИ с большой языковой моделью и данными с ЭЭГ возникают сопоставления, которые транслируются в текст. Довольно неплохо для неинвазивной технологии чтения мыслей. При этом система часто использовала синонимы вместо реально произнесённых пациентом слов и лучше понимала глаголы, что можно объяснить ограниченным набором данных. Впрочем, простор для улучшения методики есть, и опыт это хорошо показал. В любом случае, это лучше, чем ничего, а для страдающих проблемами речи людей это возможность вернуться к живому общению.
Источник изображения: westernsydney. Но ему требуются колоссальные вычислительные мощности, и при сохранении нынешней тенденции, когда NVIDIA является единственным поставщиком ИИ-ускорителей, отрасль рискует выйти на энергопотребление, сравнимое с нуждами небольших стран. При этом человеческий мозг так и остаётся самым совершенным компьютером, потребляющим всего 20 Вт энергии. Это побудило учёных из Университета Западного Сиднея Австралия запустить проект по созданию нейроморфного суперкомпьютера DeepSouth — первой в мире машины, моделирующей импульсные нейронные сети в масштабах человеческого мозга. Смоделированные импульсные нейросети на стандартных компьютерах с использованием графических GPU и многоядерных центральных процессоров CPU слишком медленны и энергоёмки.
Наша система это изменит. Как ожидается, DeepSouth будет запущен в апреле 2024 года. Он сможет обрабатывать большие объёмы данных с высокой скоростью, оставаясь меньше других суперкомпьютеров и потребляя гораздо меньше энергии благодаря архитектуре импульсной нейронной сети, говорят учёные. Система является модульной и масштабируемой — она содержит доступное на рынке оборудование, а значит, в будущем её можно будет расширять или, напротив, сокращать для решения конкретных задач. Цель проекта — приблизить системы ИИ к механизмам работы человеческого мозга, изучить механизмы работы мозга и при благополучном исходе добиться успехов, актуальных в других областях.
Примечательно, что другие исследователи подошли к той же проблеме с диаметрально противоположной стороны: недавно американские учёные вырастили ткань человеческого мозга, подключили её к компьютеру и добились впечатляющих результатов. Получив разрешение на проведение испытаний на людях, Neuralink уже в следующем году собирается прооперировать 11 пациентов. Источник изображения: Neuralink Как поясняет Bloomberg в своём обширном материале на эту тему, Илону Маску удалось несколько ускорить процедуру одобрения клинических испытаний имплантов Neuralink на людях, поскольку обычный порядок подразумевает, что первый пациент после успешной операции должен наблюдаться у специалистов на протяжении одного года, и только после этого компания могла бы получить разрешение на проведение последующих операций. В действительности же агентство FDA пошло на уступки Neuralink, и разрешило компании провести клинические испытания имплантов сразу на 11 пациентов, которые должны быть прооперированы в следующем году. Стартап уже получил обращения от тысяч пациентов, но к следующем году будут отобраны 11 добровольцев для первой фазы эксперимента.
В идеале, как отмечает Bloomberg, каждый из участников эксперимента должен быть моложе 40 лет и страдать от паралича верхних и нижних конечностей. На первом этапе вживления импланта хирург должен будет вырезать круглое отверстие в черепной коробке пациента над той областью человеческого мозга, которая отвечает за подвижность конечностей. Разработанный Neuralink медицинский робот затем внедрит в кору головного мозга 16 тончайших покрытых полимерной оболочкой шлейфов, объединяющих несколько электродов, каждый из которых в 14 раз тоньше человеческого волоса и имеет диаметр не более 5 мкм. Столь филигранные манипуляции нельзя доверить хирургу, а потому данная часть операции автоматизирована. Затем в отверстие в черепной коробке заподлицо с поверхностью устанавливается миникомпьютер, который по диаметру близок к пятирублёвой монете.
Вживлённые в мозг электроды соединяются с выводами этого миникомпьютера. На все этапы операции должно уходить около двух с половиной часов, хотя Илон Маск в идеале хотел бы сократить это время до 15 минут. В отличие от изделий большинства конкурентов, имплант Neuralink способен передавать информацию по беспроводному интерфейсу, а ёмкости его аккумулятора хватает на несколько часов работы, после чего его можно подзарядить беспроводным способом, надев на пациента специальную кепку на пару часов. В следующих версиях имплант должен получить до 128 тончайших шлейфов, вживляемых в кору головного мозга, а время работы от аккумулятора будет увеличено до 11 часов. В идеале, как заявляют представители Neuralink, пациент должен иметь возможность заряжать имплант во сне через устройство, встроенное в подушку.
В 2025 году компания рассчитывает вживить людям 27 имплантов, в 2026 году провести операции ещё на 79 пациентах, в 2027 году выйти на 499 операций, а к 2030 году освоить 22 204 операций ежегодно. Помимо робота собственной разработки, Neuralink самостоятельно разрабатывает и изготавливает полупроводниковые компоненты. Имплант не должен нагреваться во время работы или каким-то иным образом беспокоить пациента, поэтому многие компоненты на данном этапе компания разрабатывает и выпускает собственными силами. В 2021 году около 12 хирургических роботов имплантировали чипы 155 животным, в прошлом году количество операций возросло до 294 штук. В идеале Neuralink рассчитывает разработать и отдельный имплант для спинного мозга, который позволит вернуть подвижность паралитикам.
Имплант для головного мозга будет использоваться для восстановления возможности общаться с внешним миром хотя бы через компьютер , а также управлять бионическими протезами. Имплант для спинного мозга позволит вернуть подвижность собственным конечностям пациента. Проживающие в лабораториях обезьяны, которым Neuralink на протяжении трёх последних лет устанавливает мозговые импланты, уже научились управлять компьютерным курсором в играх. Помимо пресловутой игры в пинг-понг , они освоили передвижение курсора силой мысли по матрице из 35 квадратных ячеек, которые подсвечиваются в произвольном порядке. По мере тренировки конкретного подопытного животного возрастает и скорость управления курсором.
В долгосрочной перспективе, как отмечает один из основателей Neuralink Ди-Джей Сео DJ Seo , целью компании является предоставление возможности миллиардам людей раскрыть их потенциал и превзойти наши биологические способности. Устройство призвано помочь людям, страдающим речевыми расстройствами или неспособными на вербальное общение по тем или иным причинам. Первые опыты показали хорошие перспективы разработки. Это как слушать аудиокнигу на вдвое меньшей скорости, заявляют авторы исследования. Обычно человек проговаривает до 160 слов в минуту, что делает общение живым и естественным.
Чтобы люди с поражением речевого аппарата также могли участвовать в таком общении, им нужны более точные датчики мозговой активности. Группа учёных из Университета Дьюка совместно с лабораторией биомедицинской инженерии университета создали датчик активности мозга с 256 сенсорами на кусочке пластика размером с почтовую марку. Новый датчик способен улавливать сигналы от одиночных нейронов, что позволяет с высокой точностью определять их активность. Учёные не собирались читать мысли напрямую.
Исследователи обнаружили уникальное происхождение нейронов в человеческом мозге
МедикФорум представляет новости про человеческий мозг сегодня. Открываем новые горизонты вместе со звездными психологами России. Клинические исследования показали, что леканемаб способствует удалению амилоидных бляшек из мозга. Последние новости и события.
Нейронаука. Современная нейропсихология
| мозг – последние новости | Подборка новостей 15 июля: как в мозге хранится память и как он управляет тревогой и страхом. |
| AI Новости: Работа головного мозга | В новом исследовании исследователи зафиксировали активность мозга пациентов в коматозном состоянии, когда они умирали. |
В мозге нашли метаботропные рецепторы к глицину
Время, проведённое детьми перед экранами гаджетов, влияет на префронтальную кору головного мозга, уменьшение объёма серого вещества в мозге. Согласно исследованиям, физические упражнения улучшают пластичность мозга и могут предотвратить или отсрочить появление болезни Альцгеймера. Исследование мозга продолжает быстро развиваться, обещая еще более революционные открытия в будущем. Он распространен по всему мозгу и регулирует фундаментальные нейрональные процессы за счет связывания со специфическими ионотропными рецепторами GlyR.
ЧТО ЗНАЕТ НАУКА О МОЗГЕ
Кстати, знаменитый сыщик Пуаро очень заботился именно о серых клеточках и объяснял свои неудачи тем, что они устали. И наука много лет изучала исключительное серое вещество, игнорируя белое. Считая, что это всего лишь "провода", соединяющие нейроны друг с другом, когда они обмениваются сигналами. Дело в том, что во время работы мозга ученые фиксировали сильные сигналы от серого вещества, а белое упорно молчало.
Вывод напрашивался очевидный: оно не участвует в мыслительном процессе. Эксперименты ученых из Университета Вандербильта реабилитировали белое вещество.
Основная причина пренебрежительного отношения к глиальным клеткам — они не участвуют в передаче электрических сигналов в мозге. Тем не менее последние исследования показали, что эти клетки могут участвовать в работе мозга по-другому. Их делят на три вида: астроциты, олигодендроциты и клетки микроглии. Астроциты на сегодня изучены лучше всего, и ученые обнаружили множество функций этих клеток. Так, хотя электрические сигналы их не касаются, они участвуют в химической передаче информации через синапсы, обеспечивают ионный и водный гомеостаз. Ученые активно изучают связь между астроцитами и течением неврологических заболеваний.
Недавнее исследование в Nature Neuroscience показало, что именно астроциты производят протеины, которые не дают нормально развиваться нейронам при синдромах Ретта и Дауна. Авторы исследования предполагают, что глиальные клетки могут быть мишенью при создании лекарств от этих болезней. Новые нейроны В отличие от глиальных клеток, нейроны всегда были в центре внимания нейронаук. Однако и их изучение далеко не завершено. В 2018 году ученые обнаружили новый вид нейронов, которые назвали нейронами шиповника, потому что по форме они напоминают куст этого растения. Особый интерес эти нейроны представляют по двум причинам. Во-первых, аналогичные клетки раньше не находили у мышей, мозг которых подробно изучен, поэтому предполагается, что они могут быть специфичными для приматов. Во-вторых, они обнаружены во внешнем слое коры головного мозга — части, которая у человека развита сильнее других животных и отвечает в том числе за сознание.
Пока о работе этих клеток известно очень мало, ученые лишь предполагают, что это тормозные нейроны. Связь кишечника и мозга Принято считать, что мозг управляет всем организмом, и это действительно так. Но последние исследования говорят о том, что кишечник, в свою очередь, может влиять на работу мозга. Это происходит за счет активации так называемой оси мозг — кишечник.
Человек может свободно двигать головой Магнитоэнцефалография МЭГ — технология, позволяющая измерять и визуализировать магнитные поля, возникающие вследствие электрической активности мозга. Использование сверхпроводников само по себе предполагает, что установки МЭГ должны быть громоздкими и дорогими.
Так и есть.
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале PNAS, этот всплеск иногда может произойти после того, как у человека останавливается дыхание, но до того, как перестанет функционировать мозг. Паттерн активности чем-то похож на тот, который наблюдается, когда люди бодрствуют или находятся в состоянии, похожем на сон. Поэтому ученые предположили, что, возможно, эти электрические скачки и объясняют тот самый «потусторонний» опыт, о котором сообщают люди, которые были на грани смерти: ощущение выхода из тела и наблюдения за ним; видения с тоннелем и белым светом; или повторное переживание важных воспоминаний. Однако, поскольку все пациенты в новом исследовании, в конечном итоге, умерли, невозможно узнать, был ли у них такой опыт. В рамках нового исследования ученые использовали ЭЭГ, чтобы зафиксировать, как выглядит мозг во время смерти.
Новости по теме Мозг
Эти клетки сосредоточены в определенных областях мозга и играют ключевую роль в некоторых его функциях. Международная группа нейробиологов из Швейцарии и Великобритании заявила о прорыве в методах глубокой неинвазивной (не требующей проникновения в орган) стимуляции мозга, которая позволяет влиять на его активность. Исследование опубликовано в научном журнале. Последние исследования показали, что диета может влиять на сложные механизмы старения и когнитивное здоровье. Собственно, последняя новость как раз о том, что Neuralink получила разрешение от FDA на проведение клинических исследований импланта, который считывает активность коры головного мозга. Иллюстрация: pixabay Женский мозг оказался горячее мужского Ученые из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже провели исследования и выяснили, что температура. Время, проведённое детьми перед экранами гаджетов, влияет на префронтальную кору головного мозга, уменьшение объёма серого вещества в мозге.
Институт исследований мозга выявил, как у людей появляются ближайшие планы
Специалисты также выяснили, что успех метода зависел от наличия мозговой активности, связанной с задачей. Другими словами, в периоды отдыха воздействие на глубинные зоны мозга не оказывало эффекта. Ученые считают, что их открытие позволит разработать новые методы лечения различных расстройств, связанных с нейронной активностью. Ранее российские исследователи создали нейростимулятор для борьбы с тремором. Подписывайтесь на «Газету.
Делается это с помощью обычного электроэнцефалографа ЭЭГ , замеряющего частоту колебаний нейронов. В скором будущем можно ожидать появления гаджета, который позволит переводить наш мозг в новый регистр работы, более продуктивный для тех или иных целей. Как управлять мозгом?
Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Баффало научились управлять живыми существами. В прямом смысле. Совсем недавно они продемонстрировали, как заставляли мышей бежать, крутиться на месте, повергали их в ступор, так что ни одна лапка не могла пошевелиться. Но в этом опыте обычные животные не участвовали, так как пока для такого рода управления сознанием подходят лишь генетически модифицированные особи. Сначала подопытным грызунам встроили ген белка, который реагирует на температуру, из-за чего нейроны начинают действовать так или иначе под воздействием тепла. Затем в определенную часть мозга этих мышей ввели магнитные наночастицы из феррита кобальта и феррита марганца, которые работают как «нагреватель» и меняют температуру нейронов. Далее дело за малым — поместить мышей в пространство с переменным магнитным полем.
Это поле, направленное извне, повышает или понижает активность разных участков мозга, и сознание становится управляемым. Кстати, магнитно-температурная стимуляция с целью воздействия на мозг применяется давно. В этом году даже был проведен первый опыт над людьми: сознанием, конечно, не управляли, но смогли улучшить память подопытным.
У тех, чей рацион более однообразен, эти показатели ниже. Исследователи отмечают, что организм сам начинает тяготеть к здоровой пище, если сократить потребление сахара и жиров. Ведущий автор исследования профессор Цзяньфэн Фэн из Уорикского университета подчеркнул, что формировать предпочтения к здоровой пище нужно начинать с раннего возраста. Здоровое и сбалансированное питание напрямую влияет на рост и развитие ребенка.
При использовании ИИ в три раза увеличилась скорость анализа скрининговых исследований", - сказал он.
Советник по цифровой медицине Института системного программирования Российской академии наук Андрей Бурсов обозначил проблемы, которые связаны с машинным обучением. Он пояснил, что существует большая разрозненность между этапом фильтрации, обработки, обучения моделей и интеграции вплоть до готовых сервисов. В разных специальностях есть несколько научных школ, которые могут конкурировать друг с другом. На примере электрокардиограммы приведу пример, когда в России активно используются три школы: советская, российская и американская. Они во многом отличаются. Если для человека разница между ними незначительна, то для машины она критическая. Когда наши врачи видят американскую электрокардиограмму перед собой, они даже не знают, как ее трактовать и как категорировать.
ЧТО ЗНАЕТ НАУКА О МОЗГЕ
Он распространен по всему мозгу и регулирует фундаментальные нейрональные процессы за счет связывания со специфическими ионотропными рецепторами GlyR. Участники конференции «Редкий мозг» – нейробиологи, неврологи, клинические психологи, психиатры, реабилитологи – расскажут о достижениях нейронаук и о том, как сделать их доступными для семей, где есть люди с нейроотличиями. Главная» О Центре» Новости» Электроэнцефалография высокого разрешения в исследованиях нейросетей мозга при нейродегенеративных заболеваниях. Последние исследования в области нейроонкологии показали, что глиобластома, злокачественная опухоль мозга, способна «паразитировать» на нейронах, выживать и расти за счет их работы. Физические упражнения улучшают здоровье мозга и помогают предотвращать болезнь Альцгеймера, утверждает исследование Института мозга О’Доннела: при низком уровне физической активности быстрее происходит деградация тканей мозга. О том, что это открытие значит для изучения мозга и будущего человечества, поговорим в программе.
23 удивительных факта о мозге по результатам последних научных исследований
Нейроновости | Новости нейронаук и нейротехнологий. В недавнем исследовании ученые использовали мозг мух. один из самых известных экспертов по исследованиям мозга в России, доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных, заведующий лабораторией нейрофиз.
Нейронаука. Современная нейропсихология
Это удалось сделать при помощи манипуляции с отдельными нейронами, то есть оптогенетики, методики, позволяющей контролировать клетки мозга. Тонагава изменил клетки в гиппокампе грызуна, которые отвечают за выработку белка родопсина. Когда клетки с родопсином облучают синим светом, они как бы просыпаются и начинают энергично работать. Мышь помещали в камеру и разрешали досконально ее изучить. При этом соответствующие клетки вырабатывали родопсин, то есть проходил процесс запоминания. На второй день ту же самую мышь переселяли в другую камеру. Там ей давали слабый электрический шок для того, чтобы она запомнила испуг. Одновременно включали синий свет, чтобы включить воспоминания о первой камере. Таким образом, в памяти грызуна испуг начинал ассоциироваться с первой камерой.
После этого мышь возвращали в первую камеру. Она замирала на пороге и показывала все классические признаки испуга, хотя никаких отрицательных воспоминаний, связанных с ней, у нее не было. Мозг работает с астрономической скоростью Ученые из Массачусетского технологического института MIT доказали ошибочность расхожей фразы: «Что-то я медленно соображаю». Наш мозг работает почти в 8 раз быстрее, чем считалось ранее. Для того, чтобы «зафиксировать» зрительный образ, ему нужны не 100 миллисекунд, как считалось ранее, а всего 13. Участников эксперимента просили находить в сериях из 6-12 показываемых им в течение 13-80 миллисекунд снимков картинки пикников и улыбающихся пар. С поставленной задачей они справились вполне успешно. Ранее считалось, что человеку необходимо не меньше 100 миллисекунд для того, чтобы различать визуальные образы.
Получив разрешение на проведение испытаний на людях, Neuralink уже в следующем году собирается прооперировать 11 пациентов. Источник изображения: Neuralink Как поясняет Bloomberg в своём обширном материале на эту тему, Илону Маску удалось несколько ускорить процедуру одобрения клинических испытаний имплантов Neuralink на людях, поскольку обычный порядок подразумевает, что первый пациент после успешной операции должен наблюдаться у специалистов на протяжении одного года, и только после этого компания могла бы получить разрешение на проведение последующих операций. В действительности же агентство FDA пошло на уступки Neuralink, и разрешило компании провести клинические испытания имплантов сразу на 11 пациентов, которые должны быть прооперированы в следующем году. Стартап уже получил обращения от тысяч пациентов, но к следующем году будут отобраны 11 добровольцев для первой фазы эксперимента.
В идеале, как отмечает Bloomberg, каждый из участников эксперимента должен быть моложе 40 лет и страдать от паралича верхних и нижних конечностей. На первом этапе вживления импланта хирург должен будет вырезать круглое отверстие в черепной коробке пациента над той областью человеческого мозга, которая отвечает за подвижность конечностей. Разработанный Neuralink медицинский робот затем внедрит в кору головного мозга 16 тончайших покрытых полимерной оболочкой шлейфов, объединяющих несколько электродов, каждый из которых в 14 раз тоньше человеческого волоса и имеет диаметр не более 5 мкм. Столь филигранные манипуляции нельзя доверить хирургу, а потому данная часть операции автоматизирована. Затем в отверстие в черепной коробке заподлицо с поверхностью устанавливается миникомпьютер, который по диаметру близок к пятирублёвой монете.
Вживлённые в мозг электроды соединяются с выводами этого миникомпьютера. На все этапы операции должно уходить около двух с половиной часов, хотя Илон Маск в идеале хотел бы сократить это время до 15 минут. В отличие от изделий большинства конкурентов, имплант Neuralink способен передавать информацию по беспроводному интерфейсу, а ёмкости его аккумулятора хватает на несколько часов работы, после чего его можно подзарядить беспроводным способом, надев на пациента специальную кепку на пару часов. В следующих версиях имплант должен получить до 128 тончайших шлейфов, вживляемых в кору головного мозга, а время работы от аккумулятора будет увеличено до 11 часов. В идеале, как заявляют представители Neuralink, пациент должен иметь возможность заряжать имплант во сне через устройство, встроенное в подушку.
В 2025 году компания рассчитывает вживить людям 27 имплантов, в 2026 году провести операции ещё на 79 пациентах, в 2027 году выйти на 499 операций, а к 2030 году освоить 22 204 операций ежегодно. Помимо робота собственной разработки, Neuralink самостоятельно разрабатывает и изготавливает полупроводниковые компоненты. Имплант не должен нагреваться во время работы или каким-то иным образом беспокоить пациента, поэтому многие компоненты на данном этапе компания разрабатывает и выпускает собственными силами. В 2021 году около 12 хирургических роботов имплантировали чипы 155 животным, в прошлом году количество операций возросло до 294 штук. В идеале Neuralink рассчитывает разработать и отдельный имплант для спинного мозга, который позволит вернуть подвижность паралитикам.
Имплант для головного мозга будет использоваться для восстановления возможности общаться с внешним миром хотя бы через компьютер , а также управлять бионическими протезами. Имплант для спинного мозга позволит вернуть подвижность собственным конечностям пациента. Проживающие в лабораториях обезьяны, которым Neuralink на протяжении трёх последних лет устанавливает мозговые импланты, уже научились управлять компьютерным курсором в играх. Помимо пресловутой игры в пинг-понг , они освоили передвижение курсора силой мысли по матрице из 35 квадратных ячеек, которые подсвечиваются в произвольном порядке. По мере тренировки конкретного подопытного животного возрастает и скорость управления курсором.
В долгосрочной перспективе, как отмечает один из основателей Neuralink Ди-Джей Сео DJ Seo , целью компании является предоставление возможности миллиардам людей раскрыть их потенциал и превзойти наши биологические способности. Устройство призвано помочь людям, страдающим речевыми расстройствами или неспособными на вербальное общение по тем или иным причинам. Первые опыты показали хорошие перспективы разработки. Это как слушать аудиокнигу на вдвое меньшей скорости, заявляют авторы исследования. Обычно человек проговаривает до 160 слов в минуту, что делает общение живым и естественным.
Чтобы люди с поражением речевого аппарата также могли участвовать в таком общении, им нужны более точные датчики мозговой активности. Группа учёных из Университета Дьюка совместно с лабораторией биомедицинской инженерии университета создали датчик активности мозга с 256 сенсорами на кусочке пластика размером с почтовую марку. Новый датчик способен улавливать сигналы от одиночных нейронов, что позволяет с высокой точностью определять их активность. Учёные не собирались читать мысли напрямую. Но по комплексу сигналов для мышц речевого аппарата — языка, гортани и лицевых — они рассчитывали с высокой точностью определять невысказанные вслух мысли пациентов речью управляют до 100 мышц, за сигналами к которым необходимо следить.
Таким образом, мысленно произнесённая фраза должна была транслироваться в сигналы мышцам, и по этим прямо считанным с мозга данным нужно было воспроизвести всё, что пациент собирался сказать. В случае пациента с поражением речевого аппарата мысли так бы и остались в коре головного мозга и дальше сигналы бы не прошли, но считанные датчиком они получили возможность быть воспроизведёнными компьютером. Алгоритм распознавания обучался в режиме «слушай и повторяй». Пациент произносил бессмысленные короткие сочетания букв, на которых алгоритм учился распознавать мозговую активность для того или иного сочетания звуков. Слева старый менее чувствительный датчик, справа — новый, с которым проводили эксперимент Несмотря на относительно низкий процент распознавания звуков, команда учёных говорит об успехе.
Дело в том, что алгоритм обучался всего 90 секунд в ходе 15-минутного тестирования. Ровно столько времени было у экспериментаторов с каждым пациентом. Это происходило в ходе плановых операций на мозге пациентов. Когда нейрохирурги заканчивали операцию, они давали учёным 15 минут поработать с пациентами над их программой. Без доступа к открытому мозгу, на определённый участок коры которого напрямую устанавливался датчик, работа не могла быть проделана.
На следующем этапе учёные собираются создать беспроводные датчики, чтобы работать с пациентами в обычных условиях, а не в операционной. Когда-нибудь это приведёт к появлению удобных мозговых имплантатов для трансляции мыслей в речь или цифровые сообщения. Своевременно обнаружить нарушения в работе мозга, например, инсульт, означает спасти человеку здоровье и жизнь. В качестве бонуса технология Niura обещает создать рекомендательный сервис по предложению музыки на основе слежения за настроением пользователя, тем самым оберегая уже душевное здоровье человека. Источник изображений: Niura Стартап вырос из личных переживаний его организаторов, ближайшие родственники которых пострадали от поражений головного мозга.
Ключевым элементом устройства являются сухие силиконовые датчики-контакты, которые размещены по периметру наушников. Они обеспечивают достаточно хороший контакт с кожей и, по словам компании, не снижают чувствительность при обильном потоотделении. Решение Niura простое в использовании и может использоваться постоянно в отличие от обычных датчиков для снятия электроэнцефалограммы ЭЭГ. Это особенно важно, например, в ходе проведения операций на головном мозге. В обычных условиях ЭЭГ снимается до и после проведения операции, а с помощью наушников Niura это можно делать непосредственно в процессе проведения операции.
Близость внутриушного электрода наушников Niura к слуховой коре головного мозга, которая отвечает за обработку музыки и аудио, обещает раскрыть ещё один потенциал устройства. Наушники смогут различать настроение пользователей, и с помощью рекомендательного ИИ-сервиса будут воспроизводить музыку, соответствующую душевному состоянию. Данные с наушников передаются в смартфон, где происходит их обработка. На всех этапах происходит шифрование трафика и данных в соответствии с требованиями американских регуляторов. Компания получила ряд предварительных патентов на ключевые технологии и ведёт переговоры с ведущими мировыми брендами о выпуске коммерческой продукции на основе платформы Niura.
Самостоятельно этим она заниматься не будет. Будет только предоставлять лицензии. Пациенты прослушивали трек «Another Brick in the Wall Part 1 » группы Pink Floyd, а имплантированные в мозг датчики снимали показания. Различение ритма и мелодии в сигналах мозга поможет разработать имплантаты для людей, страдающих нарушениями в области восприятия речи и эмоций и не только.
Ru Ученые провели транскраниальную магнитную стимуляцию 14 пациентам без симптомов депрессии. Эта процедура не требует разрезов и наркоза. Они обнаружили, что воздействие на некоторые зоны мозга, связанные в других экспериментах с депрессией, также повлияло на частоту сердечных сокращений. Обнаруженная учеными связь позволит использовать частоту сердечных сокращений для настройки транскраниальной магнитной стимуляции.
Центр визуализации мозга Wolfson в Кембридже располагает одним из семи сверхмощных 7-тесла магнитно-резонансных спектроскопов МРС в Великобритании. Для последнего исследования ученые просканировали 31 человека с клиническим диагнозом ОКР и 30 здоровых добровольцев в качестве контрольной группы. Помимо сканирования, ученые провели тесты и анкетирование всех участников, чтобы определить склонность к обсессивно-компульсивным расстройствам и привычкам. В тесте использовалось компьютерное задание на установление связи между действием и вознаграждением. Затем ученые разрывали эту связь и наблюдали за тем, продолжают ли участники реагировать, что является показателем привычки. Исследователи говорят, что повышенный уровень глутамата может оказаться "биомаркером" ОКР. Это может стать основой для новых методов лечения, включая медикаментозное лечение, а также неинвазивное использование магнитной стимуляции через кожу головы - метод, который показывает определенные перспективы для лечения ОКР. ScienceDaily, Пер.