Графен помогает проникнуть в мозг

17.01.2017

Человеческий мозг - необычайно сложная и уникальная система, и для его исследования существует множество методов. Судить об информационных процессах в мозге мы можем либо по изменениям в межнейронных контактах - синапсах, либо по изменениям в кровообращении - работающие участки требуют больше питательных веществ и кислорода; и изучение человеческого мозга, в сущности, сводится к наблюдению за этими двумя типами активности, проявляющимися в ответ на различные раздражители.

Обычно для нейрофизиологических исследований в мозг вживляются специальные матрицы микроэлектродов (то есть много электродов, установленных на общую матрицу), позволяющие детектировать электрический сигнал в нескольких местах сразу. В зависимости от эксперимента такие матрицы имплантируют либо на поверхность мозга, либо вглубь.

У матриц микроэлектродов обычно есть ряд минусов: непрозрачные контакты, ограниченная прозрачность материала в целом и неравномерная пропускающая способность для разных длин волн. Часто они делаются из жесткого и биологически несовместимого материала, на который мозг реагирует воспалением. В идеале же матрицы должны быть прозрачными в широком диапазоне, чтобы нейроны можно было стимулировать светом разной частоты, от синего (используемого в оптогенетике) до инфракрасного (применяемого в двухфотонной флуоресцентной микроскопии) спектра, гибкими и биосовместимыми. Также желательно, чтобы они были достаточно тонкими - при должной прозрачности это позволяет оптимизировать оптический сбор информации.

Для матричных нейроэлектродов часто используют такие материалы, как оксид индия-титана (ITO) с напылением титана или цирконий. Они пропускают 80% и 60% света соответственно, однако пропускная способность сильно зависит от длины волны, из-за чего сложно совместить несколько методов, использующих для нейростимуляции или детекции ответного сигнала разные длины световых волн.

Американские физики и нейробиологи разработали новые матрицы микроэлектродов на основе графена. Графен представляет собой кристалл из атомов углерода, расположенных в форме пчелиных сот, толщиной в один или несколько атомов - фактически, это двухмерный кристалл. Если составить множество графеновых слоев в стопку, то мы получим хорошо известный всем графит.

Графен весьма гибок, и в то же время очень прочен для своей толщины. Он так же обладает прозрачностью порядка 90% в спектре от ультрафиолетового до инфракрасного, и прекрасно проводит ток. Понятно, почему многие исследователи активно изучают графен и возможности его использования при создании тонких и гибких электродов.

Нейробиологи возлагают большие надежды на свое изобретение: они уверены, что его можно приспособить для самых разных исследований по изучению мозговой активности, а также для создания имплантатов. Кроме того, подобная матрица микроэлектродов пригодится и в экспериментах с клеточными культурами, в которых очень важно следить за ростом клеток.

<< Назад: Новое решение для зарядки и резервного копирования данных смартфонов 18.01.2017

>> Вперед: Беспроводные наушники Bragi The Headphone 17.01.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Робот-овощевод Dragonfly с лазерной прополкой сорняков 19.01.2024 Швейцарский стартап Caterra представил нового робота Dragonfly, который самостоятельно перемещается по полям овощей и использует лазеры для эффективной борьбы с сорняками. Этот технологический прорыв обещает снизить высокие расходы на ручную прополку, стоящую овощеводам значительных трудозатрат и финансовых затрат. Робот Dragonfly обещает революцию в сельском хозяйстве, предоставляя эффективное и высокотехнологичное решение для борьбы с сорняками, что в перспективе улучшит производительность и эффективность сельскохозяйственных работ. На полях, выращиваемых органической морковью, бригады, занимающиеся ручной прополкой, затрачивают от 80 до 350 часов на гектар, в зависимости от степени заражения сорняками. Это не только дорого, но и требует множества рабочей силы одновременно. Dragonfly, весом менее 100 килограммов, оснащен электромоторами и четырьмя массивными велосипедными колесами, работает с использованием технологии GPS для ориентации. Робот оборудован камерами для распознавания сорняков и лазером, который точечно уничтожает нежелательные растения. На данный момент скорость работы аппарата ограничена, но команда инженеров постоянно совершенствует алгоритмы, стремясь достичь прополки одного-двух гектаров в сутки, включая и ночное время. Важно отметить, что использование лазера минимально вредит всего 1-2% моркови. В настоящее время несколько роботов, оборудованных камерами, мониторят фермерские поля, фотографируя растения для обучения искусственного интеллекта различать морковь и сорняки. Овощеводы проявляют большой интерес к этому уникальному лазерному методу труда, предоставляя свои поля для тестирования. Чем больше тестовых участков доступно для фотографирования, тем эффективнее алгоритмы обучения робота.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026