Имплантат для подключения мозга к компьютеру

02.08.2020

Группа исследователей из Мичиганского университета разработала новый мозговой имплантат очень малой мощности. Ученые говорят, что их разработка до 90 % энергоэффективнее, чем аналогичные. Специалистам удалось не только снизить требования к источнику питания имплантата, они сделали его очень точным в расчетах электрических сигналов мозга, передающихся нейронами.

Открытие может привести к созданию долговременных мозговых имплантатов, которые можно будет применять при лечении неврологических заболеваний, использовать для управления искусственными роботизированными протезами конечностей и другой электроникой.

По словам специалистов из Мичиганского университета, сегодня для точной интерпретации сигналов мозга и их дальнейшего использования требуется компьютер, обычно размером больше самого человека. Такая машина потребляет очень много электричества. Снижение требований к источнику питания "на порядок" откроет дверь к разработке компактных интерфейсов "мозг-машина".

Для возможности прогнозирования сложных моторных функций на основе нейронной активности, например, взятия предмета рукой, сегодня применяются специальные чрескожные электроды. Они выступают в роли прямого канала передачи данных между мозгом и компьютером. По словам ученых, для эффективной работы может потребоваться наличие 100 таких каналов. При этом они должны обладать возможностью передачи до 20 тыс. электрических сигналов мозга в секунду. Соблюдение этих условий может вернуть человеку возможность управлять своей парализованной рукой или даже, например, почувствовать через искусственный имплантат насколько мягким или твердым является объект, который он держит.

Проблема заключается в том, что такой подход небезопасен, поскольку сопровождается рисками инфекции при интеграции электродов в мозг. Кроме того, он не очень практичен за пределами исследовательских лабораторий. К счастью, наука на месте не стоит и ученые уже разработали беспроводные имплантаты на основе интегральных схем, способных считывать и передавать около 16 тыс. электрических сигналов мозга в секунду. Но это ниже требуемого порога требуемой эффективности.

Преимущество разработки исследователей из Мичиганского университета состоит в том, что их технология способна сжимать сигналы, передающиеся мозгом. Ученые сосредоточили свое внимание на пиковых сигналах нейронов, пересекающих определенный порог мощности. Это позволило сократить объем данных, которые необходимо обработать компьютеру и в то же время спрогнозировать следующий запуск нейронов.

Эксперименты показали, что по сравнению с чрескожными имплантатами новая система обладает точно таким же уровнем точности, но при этом требует обработки всего 1/10 от общего объема электрических сигналов. Другими словами, при обработке всего 2000 сигналов мозга исследователи смогли добиться такой же точности, как при обработке 20 тысяч сигналов. Ученые уверены, что это открытие однажды изменит медицину.

<< Назад: Солнцезащитный крем для космонавтов 03.08.2020

>> Вперед: Смех помогает победить стресс 02.08.2020

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 Развитие резистентности к антибиотикам 04.01.2017 Бактерии могут выжить при обработке антибиотиками, если вокруг них достаточно резистентных клеток, которые вырабатывают особые, сопротивляющиеся лечению, факторы. Это новый взгляд на то, как микробное окружение может противостоять антибиотикам. Исследование провели с помощью замедленной микроскопии, проверили в компьютерном моделировании и на мышах. "Работая с мышами, мы увидели, что восприимчивые к антибиотикам бактерии Streptococcus pneumoniae не погибают при лечении хлорамфениколом, но при этом животные заражаются резистентными бактериями", - цитирует пресс-служба Робина Сорга (Robin Sorg), микробиолога из Университета Гронингена. Это показало, что происходит перенос резистентных генов. Причем полученные данные подтверждаются фактами, известными из клинической практики, о том, что восприимчивые к антибиотикам бактерии иногда исходят от пациентов, которым не помогло лечение антибиотиками. Теперь понятно, почему так происходит. Выяснилось, что восприимчивые бактерии могут выжить в присутствии резистентных бактерий, которые в итоге могут их вытеснять. "Мы знаем, что использование антибиотиков играет на руку отбору на резистентность. Но мы не вполне понимаем этот процесс, а также почему сопротивление антибиотикам может развиться так быстро. Исследования на одиночных клетках помогут раскрыть эти вопросы", - сказал Сорг. По мнению автора работы, все дело в том, что клетки, восприимчивые к антибиотикам, только прекращают расти, но не погибают. Многие антибиотики используют механизм деления клеток или клеток с активным метаболизмом. У этих клеток есть время взять из окружения гены сопротивляемости. Сорг полагает, что если использовать персонифицированную медицину, то нужно, прежде чем назначить антибиотики, проверить пациента на наличие резистентных, но непатогненных микробов. Такие микробы увеличивают риск передачи к ним патогенов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025