#52 Новости аватар-технологий / Оригами-инженерия / Управление нейронами мозга магнитным полем
Смотрите #52 выпуск Дайджеста Новостей аватар-технологий. Каждую неделю мы информируем вас о самых важных событиях в сфере технологий искусственного тела, кибермедицины, робототехники, био- и нанотехнологий.
1. Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработали протез, способный имитировать действие кожных рецепторов и определять структуру поверхности. Изобретение европейских ученых поможет сделать искусственные конечности более совершенными.
Для создания сверхчувствительного бионического пальца инженеры применили сенсор с пьезорезисторами, реагирующий на неровности поверхности. Сигналы от датчика передаются в виде импульсов в срединный нерв руки пациента через тонкие вольфрамовые иглы или нейроэлектронный интерфейс, связанный с периферийной нервной системой. И пациент обретает тактильную чувствительность.
Искусственный палец через электроды в виде игл подключили к предплечью испытуемого, потерявшего кисть руки в результате несчастного случая. После чего сенсор перемещали по разным поверхностям: гладкой, с углублениями, или с рёбрами. Пациент смог на ощупь отличить гладкую поверхность от ребристой с точностью 96%.
Устройство протестировали и на здоровых людях, которые верно определили тип поверхностей в 77% случаев. Электроэнцефалограмма при этом не выявила существенных различий между сигналами в головном мозге при стимуляции «настоящего» биологического пальца и искусственного.
Одним из недостатков протеза является то, что сенсор не всегда оставался зафиксированным и смещался при движениях руки. Сейчас авторы ищут способ его надежного закрепления.
2. Стволовые клетки уже продемонстрировали необыкновенный потенциал для улучшения зрения пациентов с дегенеративными глазными заболеваниями. Мы неоднократно рассказывали об этом. И вот еще одна замечательная новость. Американские и китайские молекулярные биологи смогли превратить стволовые клетки в "заготовки" хрусталика и успешно заменили им поврежденную "линзу" в глазах 12 пациентов с катарактой.
В своей работе ученые использовали не эмбриональные или перепрограммированные стволовые клетки, а их так называемых "нишевых" кузенов, обитающих в небольшом количестве в некоторых органах тела, в том числе в глазе и его хрусталике.
Эти клетки используются организмом для осуществления "мелкого ремонта" и постепенной замены умирающих клеток. В старости они постепенно теряют свою способность к делению и снижают активность. Этим объясняется, почему катаракта и многие другие проблемы со зрением развиваются в основном в пожилые годы.
Авторы исследования изменили протокол операции по удалению катаракты, и используя свой вариант операции, удалили поврежденные хрусталики в глазах нескольких крыс и кроликов, и попытались восстановить их, стимулируя рост стволовых клеток.
Эксперимент завершился удачно - через семь недель после операции хрусталик полностью восстановился, и животные обрели полноценное зрение. После этого успеха ученые получили разрешение на проведение клинических испытаний на группе из 12 младенцев, родившихся с врожденной катарактой глаз.
Через три месяца хрусталики у всех грудничков полностью восстановились и дети обрели нормальное зрение.
3. Учёные из Университета Виргинии создали искусственный ген, который позволяет управлять нейронами в мозге с помощью магнитного поля. Новое исследование имеет колоссальное значение для лечения целого ряда неврологических заболеваний, например, шизофрении или болезни Паркинсона.
Ученые связали ген, который отвечал за растягивание клетки, с другим, функционирующий как наномагнетик. Такая синтетическая комбинация "включалась" только в том случае, когда есть магнитное поле, что позволяло исследователям контролировать активность нейронов в мозге.
Разработчики назвали искусственный ген "Магнето" (Magneto) в честь персонажа из комиксов, и связали его с центром удовольствия.
В серии экспериментов на мышах и эмбрионах рыбок данио, которым был внедрён искусственный ген Magneto, при дистанционной активизации нейронов животные добровольно шли в те места клетки, где присутствовало магнитное поле (именно там они чувствовали удовольствие). Животные без гена Magneto не демонстрировали подобные изменения в поведении в присутствии магнитного поля.
Теперь ученые могут включать определённые нейроны в пределах магнитного поля, что делает возможным модифицировать или устранять последствия некоторых неврологических заболеваний, контролируя работу нейронных сетей.
4. Американские ученые из Университета Бригама Янга (BYU) разработали хирургический инструмент, основанный на принципах оригами-инженерии.
Новый инструмент проникает внутрь организма через крохотные разрезы. И уже внутри разворачивается и приводится в рабочее положение. По окончании операции инструмент извлекается, а надрез быстро заживает без наложения швов. Например, роботизированный пинцет, созданный учеными, настолько мал, что может проникнуть к оперируемому органу через 3-мм надрез.
Прототипы были напечатаны на 3D-принтере, что позволило разработчикам быстро вносить желаемые изменения, а также избавиться от «лишних» деталей.
Ученые надеются, что с помощью новых инструментов станет возможным проводить операции, которые ранее были не осуществимы.
Click to view1. Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработали протез, способный имитировать действие кожных рецепторов и определять структуру поверхности. Изобретение европейских ученых поможет сделать искусственные конечности более совершенными.
Для создания сверхчувствительного бионического пальца инженеры применили сенсор с пьезорезисторами, реагирующий на неровности поверхности. Сигналы от датчика передаются в виде импульсов в срединный нерв руки пациента через тонкие вольфрамовые иглы или нейроэлектронный интерфейс, связанный с периферийной нервной системой. И пациент обретает тактильную чувствительность.
Искусственный палец через электроды в виде игл подключили к предплечью испытуемого, потерявшего кисть руки в результате несчастного случая. После чего сенсор перемещали по разным поверхностям: гладкой, с углублениями, или с рёбрами. Пациент смог на ощупь отличить гладкую поверхность от ребристой с точностью 96%.
Устройство протестировали и на здоровых людях, которые верно определили тип поверхностей в 77% случаев. Электроэнцефалограмма при этом не выявила существенных различий между сигналами в головном мозге при стимуляции «настоящего» биологического пальца и искусственного.
Одним из недостатков протеза является то, что сенсор не всегда оставался зафиксированным и смещался при движениях руки. Сейчас авторы ищут способ его надежного закрепления.
2. Стволовые клетки уже продемонстрировали необыкновенный потенциал для улучшения зрения пациентов с дегенеративными глазными заболеваниями. Мы неоднократно рассказывали об этом. И вот еще одна замечательная новость. Американские и китайские молекулярные биологи смогли превратить стволовые клетки в "заготовки" хрусталика и успешно заменили им поврежденную "линзу" в глазах 12 пациентов с катарактой.
В своей работе ученые использовали не эмбриональные или перепрограммированные стволовые клетки, а их так называемых "нишевых" кузенов, обитающих в небольшом количестве в некоторых органах тела, в том числе в глазе и его хрусталике.
Эти клетки используются организмом для осуществления "мелкого ремонта" и постепенной замены умирающих клеток. В старости они постепенно теряют свою способность к делению и снижают активность. Этим объясняется, почему катаракта и многие другие проблемы со зрением развиваются в основном в пожилые годы.
Авторы исследования изменили протокол операции по удалению катаракты, и используя свой вариант операции, удалили поврежденные хрусталики в глазах нескольких крыс и кроликов, и попытались восстановить их, стимулируя рост стволовых клеток.
Эксперимент завершился удачно - через семь недель после операции хрусталик полностью восстановился, и животные обрели полноценное зрение. После этого успеха ученые получили разрешение на проведение клинических испытаний на группе из 12 младенцев, родившихся с врожденной катарактой глаз.
Через три месяца хрусталики у всех грудничков полностью восстановились и дети обрели нормальное зрение.
3. Учёные из Университета Виргинии создали искусственный ген, который позволяет управлять нейронами в мозге с помощью магнитного поля. Новое исследование имеет колоссальное значение для лечения целого ряда неврологических заболеваний, например, шизофрении или болезни Паркинсона.
Ученые связали ген, который отвечал за растягивание клетки, с другим, функционирующий как наномагнетик. Такая синтетическая комбинация "включалась" только в том случае, когда есть магнитное поле, что позволяло исследователям контролировать активность нейронов в мозге.
Разработчики назвали искусственный ген "Магнето" (Magneto) в честь персонажа из комиксов, и связали его с центром удовольствия.
В серии экспериментов на мышах и эмбрионах рыбок данио, которым был внедрён искусственный ген Magneto, при дистанционной активизации нейронов животные добровольно шли в те места клетки, где присутствовало магнитное поле (именно там они чувствовали удовольствие). Животные без гена Magneto не демонстрировали подобные изменения в поведении в присутствии магнитного поля.
Теперь ученые могут включать определённые нейроны в пределах магнитного поля, что делает возможным модифицировать или устранять последствия некоторых неврологических заболеваний, контролируя работу нейронных сетей.
4. Американские ученые из Университета Бригама Янга (BYU) разработали хирургический инструмент, основанный на принципах оригами-инженерии.
Новый инструмент проникает внутрь организма через крохотные разрезы. И уже внутри разворачивается и приводится в рабочее положение. По окончании операции инструмент извлекается, а надрез быстро заживает без наложения швов. Например, роботизированный пинцет, созданный учеными, настолько мал, что может проникнуть к оперируемому органу через 3-мм надрез.
Прототипы были напечатаны на 3D-принтере, что позволило разработчикам быстро вносить желаемые изменения, а также избавиться от «лишних» деталей.
Ученые надеются, что с помощью новых инструментов станет возможным проводить операции, которые ранее были не осуществимы.