Светодиоды-имплантаты управляют функциями мозга

21.04.2013

Ученые из Университета в Сент-Луисе и Университета штата Иллинойс разработали микроскопические светодиоды более тонкие, чем человеческий волос.

Эти светодиоды можно имплантировать в любой участок тела с помощью обычной тонкой медицинской иглы. Суть эксперимента в следующем: сначала генные инженеры модифицировали мышей с помощью технологии оптогенетики, то есть "научили" нейроны мозга включаться и выключаться по световому сигналу, создаваемому крошечным светодиодом. Затем поближе к этим нейронам имплантировали светодиод. Включение светодиода активирует нейроны, а выключение наоборот - дезактивирует. Таким образом можно управлять конкретными функциями мозга.

С помощью миниатюрного светодиода и оптогенетики, ученые смогли управлять системой поощрения: благодаря включению определенных нейронов, высвобождался допамин, вызывающий чувство удовлетворенности.

Исследователи полагают, что светодиодные имплантаты, которые делаются на основе печатной электроники, будут полезны и в других неврологических исследованиях. Сегодня похожие устройства уже используются для стимуляции периферических нервов, что снижает или полностью отключает болевые ощущения. Правда до сих пор приходилось использовать тонкое оптоволокно и лазерные излучатели, что ограничивало возможности оптогенетики.

Беспроводные светодиодные имплантаты обладают гораздо большей гибкостью. Более того, устройства со светодиодами нескольких цветов способны активировать и управлять одновременно несколькими нейронными цепями. Кроме того, в дополнение к светодиодам в имплантаты можно добавить и крошечные датчики, снимающие показания температуры и электрической активности в головном мозге. Новая светодиодная технология, возможно, является одним из важнейших достижений нейробиологии. Она поможет лучше понять, что происходит с мозгом в результате таких расстройств, как стресс, депрессия и тревожность. Кроме того, управление нейронными сетями может эффективно лечить эти состояния, снимать боль и страх.

Пессимистам тоже есть тема для обсуждения: столь мощный искусственный механизм поощрения может превратить в раба кого угодно, ведь сегодня чувство удовлетворения реализуется гораздо более сложными вещами, вроде отношений, покупок, бытового комфорта, карьеры, власти, творческими достижениями и т.д. В обществе "чипованных" людей такие "сложности" не нужны.

<< Назад: Микроконтроллер Toshiba TMPM372 с блоком векторных вычислений 21.04.2013

>> Вперед: Коммуникационные процессоры LSI Axxia 4500 на архитектуре ARM 20.04.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Процессор Snapdragon 8 Gen 2 15.11.2022 Компания Qualcomm представила новый высококачественный чип второго поколения Qualcomm Snapdragon 8. Snapdragon 8 Gen 2 - это приверженность вычислительной обработке изображений, высокой эффективности и максимальной производительности. Qualcomm Snapdragon 8 Gen 2 производится по 4-нм техпроцессу и является процессором с восемью ядрами, с тремя четко дифференцированными группами кластеров (1+3+4). Первый состоит из основного ядра, работающего на максимальной частоте 3,2 ГГц. Второй - это кластер из трех ядер с максимальной частотой 2,8 ГГц, и, наконец, у нас есть кластер ядер, предназначенный для повышения эффективности, с четырьмя ядрами с максимальной частотой 2,0 ГГц. Qualcomm обещает, что этот процессор до 60% эффективнее ватта, что является одной из основных проблем, с которыми сталкивалось предыдущее поколение. Пиковая производительность, которую они достигли, была великолепна, но потребление было неустойчивым с течением времени, и им пришлось снизить производительность, чтобы не перегреваться. С этим 2-м поколением можно забыть о проблемах, хотя бы на бумаге. Кроме того, что он эффективнее, компания обещает на 35% более быстрый процессор и 40% общей энергосбережения по сравнению с предыдущим поколением. Что касается графического процессора, то новый Adreno на 45% экономит энергию и на 25% быстрее. В этом поколении совместимые игры смогут наслаждаться трассировкой лучей в реальном времени, что обещает улучшить отражение, детализацию теней и общий реализм. Кроме того, это первый Snapdragon, включающий кодек AV1 посредством даже воспроизведения видео 8K HDR со скоростью 60 кадров в секунду. Qualcomm также гордится своим первым "когнитивным интернет-провайдером". Эта часть процессора отвечает за обработку сегментации изображения в реальном времени. Это похоже на то, что Google сделал в 2017 году из Pixel 2: разделение разных частей сцены с помощью семантических категорий, чтобы лучше обработать финальное изображение. Возможности подключения улучшены благодаря совместимости с WiFi 7 и увеличенной задержке, что обещает большую эффективность благодаря новому модему FastConnect 7800, способному развивать скорость до 5,8 Гбит/с сетей Wi-Fi. Ожидается, что первые мобильные телефоны с этим процессором появятся в конце 2022 и начале 2023 года.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025