Пай.УКР - Информационный портал Пай.УКР - Информационный портал

Ученые подключили человеческий мозг к компьютеру по беспроводной сети - эксклюзив

Ученые подключили человеческий мозг к компьютеру по беспроводной сети - эксклюзив

Вскоре после того, как Илон Маск представил рабочий чип Neuralink, имплантированный в мозг свиньи, ученые из частного Браунского университета (Brown University), г. Провиденс, штат Род-Айленд, США, установили беспроводную связь между компьютером и человеческим мозгом.

 Чипирование  головного мозга компанией Neuralink

Во время исследования двое парализованных мужчин в возрасте 35 и 63 лет, которые ранее перенесли травмы спинного мозга, использовали систему BrainGate с беспроводным передатчиком, чтобы выбрать объект и ввести текст на обычном планшетном компьютере.

Система, описанная в журнале IEEE Transactions on Biomedical Engineering*, работает с использованием небольшого передатчика, вес которого немного превышает 40 граммов. Крепится он на голове.

Блок с передатчиком подключается к электродной матрице, имплантированной в моторную кору головного мозга через порт, который применяется в аналогичных проводных системах.

Ученые утверждают, что им удалось достичь такой же точности и скорости передачи данных, что и при использовании оборудования с проводами. Сообщается, что технология BrainGate способна автономно функционировать до 24 часов, что позволяет использовать интерфейс «мозг – компьютер» даже во время сна, и человеку больше не нужно быть привязанным к стационарному оборудованию. Таким образом можно собрать больше данных для изучения.

Исследователи уверены, что благодаря новому интерфейсу смогут наблюдать за мозговой активностью людей в течение длительного периода, что раньше было почти невозможно.

В перспективе это поможет разработать методы декодирования, что позволит существенно расширить возможности для людей с параличом.

Кстати, в январе компания Илона Маска Neuralink вживила в мозг обезьяны чип, позволяющий играть в видеоигры силой мысли. По сообщению Bloomberg, эти технологии позволят лечить травмы головного и спинного мозга у людей.

Наша справка: Neuralink – американская нейротехнологическая компания, основанная Илоном Маском, планирующая заниматься разработкой и производством имплантируемых нейрокомпьютерных интерфейсов. Штаб-квартира компании расположена в Сан-Франциско. 1 февраля Илон Маск поделился успехами своей компании Neuralink: «У нас есть обезьяна с беспроводным имплантом в черепе с крошечными проводками, которая может играть в видеоигры силой мысли. Вы не можете увидеть, где находится имплант, а сама обезьяна вполне счастлива. У нас лучшие условия для обезьян в мире. Мы хотим, чтобы они играли друг с другом в мозго-понг».

Илон Маск объяснил, что основная цель таких технологий – лечение травм головного и спинного мозга, включая восстановление некоторых утраченных способностей. Сейчас примитивная версия этого устройства выглядит как Fitbit с торчащими крошечными проводками, вживляемыми в мозг.

ПРИМЕЧАНИЯ: *IEEE Transactions on Biomedical Engineering – это журнал, охватывающий технологию, области и категории, связанный с биомедицинской инженерией. Издается Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.

Институт инженеров электротехники и электроники – IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – международная некоммерческая ассоциация специалистов в области техники, мировой лидер в области разработки стандартов по радиоэлектронике, электротехнике и аппаратному обеспечению вычислительных систем и сетей. Корпоративный офис находится в Нью-Йорке, а центр операций в городке Пискатауэй, Нью-Джерси. Учреждение было образовано в 1963 году путём объединения Американского института инженеров-электриков и Института радиоинженеров. Сегодня это крупнейшая в мире ассоциация технических специалистов, насчитывающая более 423 000 членов в более чем 160 странах мира. Целями Института являются образовательный и технический прогресс в области электроники и электротехники, телекоммуникаций, вычислительной техники и смежных дисциплин.

Фото: IEEE Computer Society headquarters in Washington, D.C.

Мы потратили день на ознакомление с публикациями, которые содержатся на официальном сайте IEEE.  https://ieeexplore.ieee.org/xpl/tocresult.jsp?isnu...

Надо отдать должное – подборка многостраничных работ, опубликованных в 2021 году, впечатляет. Вот над чем работают сегодня ученые мира, среди которых мы не нашли ни одного нашего соотечественника:

1. Оценка совместной гистотрипсии с помощью роботов для абляции венозного сгустка.

2. Механизмы инфузии в белом веществе мозга и их зависимость от микроструктуры: экспериментальное исследование гидравлической проницаемости.

3. ValveTech: новый роботизированный подход к минимально инвазивной замене аортального клапана.

4. Частотно-временной анализ и параметризация звуков коленного сустава для неинвазивного выявления остеоартрита.

5. Алгоритм на основе оптимизации для планирования траектории недостаточно задействованного робота-манипулятора для выполнения автономного наложения швов.

6. Оценка кинематики нижних конечностей с использованием уменьшенного количества носимых датчиков.

7. Оценка параметров модели циркадного кардиостимулятора человека с использованием фильтра твердых частиц.

8. Влияние морфологии нейронов на форму внеклеточных записей с помощью массивов микроэлектродов: анализ методом конечных элементов.

9. Обнаружение опухоли языка на гиперспектральных изображениях с использованием семантической сегментации глубокого обучения.

10. Надежный метод отслеживания средней активности и оценки состояния здоровья голеностопного сустава после травмы.

11. Гибридное управление на основе производительности реабилитационного робота для верхних конечностей с тросовым приводом.

12. Ультразвуковое зондирование может улучшить непрерывную классификацию дискретных режимов передвижения по сравнению с поверхностной электромиографией.

13. Оценка рабочих характеристик переносного тату-электрода, подходящего для записи поверхностной электромиограммы с высоким разрешением.

14. Автоматическая доставка инсулина – непрерывный контроль уровня глюкозы в крови во время перфузии печени ex situ.

15. Оценка прогресса реабилитации с использованием функций движения, определенных с помощью машинного обучения.

16. Морфометрические и механические анализы кальцификаций и ткани фиброзных бляшек в сонных артериях для оценки риска разрыва бляшек.

Возьмем, к примеру, работу группы исследователей «Система реабилитации после инсульта с поддержкой Интернета вещей, основанная на умной носимой повязке и машинном обучении».

Авторы: Гэн Ян; Цзя Дэн; Гаоян Пан; Хао Чжан; Цзяи Ли; Бин Дэн; Чжибо Панг; Хуан Сюй; Минчжэ Цзян; Паси Лильджеберг; Хайбо Се; Хуайонг Ян.

Аннотация: Сигнал поверхностной электромиографии играет важную роль в тренировке восстановления функции руки. В этой работе представлена система реабилитации после инсульта с использованием Интернета, основанная на «умной» носимой повязке (SWA), алгоритмах машинного обучения (ML) и трехмерной печатной маневренной руке робота.

Комфорт пользователя – одна из ключевых проблем, которую необходимо было решить для носимых устройств. SWA был разработан путем интеграции маломощного сенсорного устройства IoT небольшого размера с текстильными электродами, которые могут измерять, предварительно обрабатывать и передавать по беспроводной сети сигналы биопотенциала. За счет равномерного распределения поверхностных электродов по предплечью пользователя недостатки точности классификации и плохие характеристики могут быть уменьшены.

В работе предложен новый метод поиска оптимального набора функций. Алгоритмы машинного обучения использовались для анализа и различения характеристик различных движений рук, а их эффективность оценивалась с помощью алгоритмов оценки сложности классификации и анализа основных компонентов. По результатам проверки все девять жестов могут быть успешно идентифицированы со средней точностью до 96,20%. Кроме того, для тренировки реабилитации рук была реализована трехмерная печатная роботизированная рука с пятью пальцами. Соответственно, намерения движения руки пользователя были извлечены и преобразованы в серию команд, которые использовались для управления двигателями, собранными внутри ловкой руки робота. В результате ловкая рука робота может имитировать жест пользователя в режиме реального времени, что показывает, что предлагаемую систему можно использовать в качестве обучающего инструмента для облегчения процесса реабилитации пациентов после инсульта.

Еще одна работа:

«Электрод с сухим контактом Ухо-ЭЭГ»

Авторы: Саймон Л. Каппель; Майк Л. Ранк; Ханс Олаф Тофт; Микаэль Андерсен; Пребен Кидмос.

Аннотация: Ухо-ЭЭГ – это метод регистрации, при котором сигналы ЭЭГ получают от электродов, помещенных на наушник, вставленный в ухо. Таким образом, ЭЭГ уха обеспечивает неинвазивный и незаметный способ записи ЭЭГ и может использоваться для долгосрочного мониторинга мозга в реальных условиях.

В то время как ранее сообщалось, что записи ЭЭГ уха выполнялись с использованием влажных электродов, целью этого исследования было разработать и оценить ЭЭГ уха с электродом с сухим контактом.

Для достижения хорошо функционирующего интерфейса с сухим контактом была разработана новая платформа для ЭЭГ уха. Платформа состояла из активно экранированных наноструктурированных электродов, встроенных в индивидуальный мягкий наушник. Платформа была оценена в исследовании с участием 12 субъектов и четырех парадигм ЭЭГ: устойчивый слуховой отклик, устойчивый визуальный вызванный потенциал, негативность несоответствия и модуляция альфа-диапазона.

Результаты: записи прототипа ЭЭГ-платформы уха с сухим контактом сравнивались с обычными записями ЭЭГ кожи головы. Когда все электроды были привязаны к общему электроду для скальпа (Cz), производительность была на одном уровне с ЭЭГ скальпа, измеренной вблизи уха.

С измерительным электродом и электродом сравнения, расположенными внутри уха, статистически значимые отклики были измерены для всех парадигм, хотя в случае отрицательности несоответствия необходимо было использовать референс, расположенный в противоположном ухе, чтобы получить статистически значимый ответ.

Заключение: исследование показало, что Ухо-ЭЭГ с электродом с сухим контактом является приемлемой технологией для записи ЭЭГ.

Значение: прототип платформы для ЭЭГ уха с сухим контактом представляет собой важное технологическое усовершенствование метода с точки зрения удобства использования, поскольку устраняет необходимость в геле на стыке электрода и кожи.

Нет комментариев. Ваш будет первым!
Копирование материалов разрешается только при указании работающей ссылки на данную статью или сайт пай.укр - Уважайте чужой труд и авторство!