Семинар по интерфейсам «мозг-компьютер» в ВШЭ (на английском языке)
«Brain connecting technology for healthy people»
by Sergei Shishkin, PhD
Head of the Department for Neurocognitive Technologies, NRC Kurchatov Institute
Date:
30.03.2017
Time: 15.00
Address: Volgogradsky Prosp., 46B
Room: 210
Пропуск в НИУ ВШЭ: Алисия Воробьёва [[email protected]]
For many years, experts considered brain-computer interfaces (BCIs) mainly as an assistive and rehabilitation technology. Recently, the passive BCI approach (Zander & Kothe, 2011, J. Neural Eng. 8:025005) has become the basis for new prospective BCI applications which can become useful for healthy people.
Operating a traditional BCI requires that a user performs certain mental tasks or attends specific external stimuli. The BCI detects correlates of these activities in the user’s brain signals and translates them into commands or messages. A passive BCI analyzes brain signals during the user’s usual interaction with a machine, without requiring to perform any additional task. The information about the user’s current brain state is used to improve the interaction or for other purposes.
http://neuronovosti.ru/shishkin-hse/
«Brain connecting technology for healthy people»
by Sergei Shishkin, PhD
Head of the Department for Neurocognitive Technologies, NRC Kurchatov Institute
Date:
30.03.2017
Time: 15.00
Address: Volgogradsky Prosp., 46B
Room: 210
Пропуск в НИУ ВШЭ: Алисия Воробьёва [[email protected]]
For many years, experts considered brain-computer interfaces (BCIs) mainly as an assistive and rehabilitation technology. Recently, the passive BCI approach (Zander & Kothe, 2011, J. Neural Eng. 8:025005) has become the basis for new prospective BCI applications which can become useful for healthy people.
Operating a traditional BCI requires that a user performs certain mental tasks or attends specific external stimuli. The BCI detects correlates of these activities in the user’s brain signals and translates them into commands or messages. A passive BCI analyzes brain signals during the user’s usual interaction with a machine, without requiring to perform any additional task. The information about the user’s current brain state is used to improve the interaction or for other purposes.
http://neuronovosti.ru/shishkin-hse/
Метод диагностики и контроля болезни Паркинсона может оказаться неточным
Один из ключевых методов диагностики и мониторинга эффективности лекарств при болезни Паркинсона может оказаться неприменимым, поскольку даёт неправильные результаты. По крайней мере, так утверждает новая работа финских учёных, опубликованная в журнале Neurology.
Болезнь Паркинсона – это очень распространённое нейродегенеративное заболевание. Один из его характерных признаков – гибель дофаминергических нейронов чёрной субстанции. Чтобы узнать о дофаминовой активности этих нейронов при наблюдении болезни Паркинсона неврологи часто используют метод ОФЭКТ-визуализацию головного мозга. ОФЭКТ (SPECT на английском, другое название метода — сцинтиграфия) – это однофотонная эмиссионная компьютерная томография, метод родственный позитронной эмиссионной томографии.
Новое исследование, проведенное в университете Турку (Финляндия), показывает, что активность дофаминергических нейронов, наблюдаемая при визуализации ОФЭКТ, не отражает достоверно реальное количество этих нейронов в черной субстанции, как предполагалось ранее.
http://neuronovosti.ru/spectlies/
#нейроновости
#инструменты_и_методы
#офэкт
#болезнь_Паркинсона
Один из ключевых методов диагностики и мониторинга эффективности лекарств при болезни Паркинсона может оказаться неприменимым, поскольку даёт неправильные результаты. По крайней мере, так утверждает новая работа финских учёных, опубликованная в журнале Neurology.
Болезнь Паркинсона – это очень распространённое нейродегенеративное заболевание. Один из его характерных признаков – гибель дофаминергических нейронов чёрной субстанции. Чтобы узнать о дофаминовой активности этих нейронов при наблюдении болезни Паркинсона неврологи часто используют метод ОФЭКТ-визуализацию головного мозга. ОФЭКТ (SPECT на английском, другое название метода — сцинтиграфия) – это однофотонная эмиссионная компьютерная томография, метод родственный позитронной эмиссионной томографии.
Новое исследование, проведенное в университете Турку (Финляндия), показывает, что активность дофаминергических нейронов, наблюдаемая при визуализации ОФЭКТ, не отражает достоверно реальное количество этих нейронов в черной субстанции, как предполагалось ранее.
http://neuronovosti.ru/spectlies/
#нейроновости
#инструменты_и_методы
#офэкт
#болезнь_Паркинсона
Сможет ли искусственный интеллект писать новости?
Может ли искусственный интеллект предсказать итоги выборов, как работает контекстная реклама, в чем отличие между искусственным интеллектом и машинным обучением, в интервью дружественному порталу Indicator.Ru рассказал доцент Сколковского института науки и технологий, заведующий лабораторией интеллектуального анализа данных и предсказательного моделирования Института проблем передачи информации РАН Евгений Бурнаев. Мы с удовольствием публикуем эту беседу.
http://neuronovosti.ru/ai-news/
#интервью
#искусственный_интеллект
#нейроновости
Может ли искусственный интеллект предсказать итоги выборов, как работает контекстная реклама, в чем отличие между искусственным интеллектом и машинным обучением, в интервью дружественному порталу Indicator.Ru рассказал доцент Сколковского института науки и технологий, заведующий лабораторией интеллектуального анализа данных и предсказательного моделирования Института проблем передачи информации РАН Евгений Бурнаев. Мы с удовольствием публикуем эту беседу.
http://neuronovosti.ru/ai-news/
#интервью
#искусственный_интеллект
#нейроновости
Картинка дня: мозг дрозофилы
Перед вами — мультифотонная флуоресцентная микроскопия мозга дрозофилы. Естественно, не простой мушки, а генно-модифицированной. Её нейроны экспрессируют зелёный флуоресцентный белок и светятся соответствующим светом. Снимок из официального flickr-эккаунта ZEISS Microscopy.
http://neuronovosti.ru/drozo-gfp-brain/
#нейроновости
#картинка_дня
#дрозофила
#gfp
Перед вами — мультифотонная флуоресцентная микроскопия мозга дрозофилы. Естественно, не простой мушки, а генно-модифицированной. Её нейроны экспрессируют зелёный флуоресцентный белок и светятся соответствующим светом. Снимок из официального flickr-эккаунта ZEISS Microscopy.
http://neuronovosti.ru/drozo-gfp-brain/
#нейроновости
#картинка_дня
#дрозофила
#gfp
Понимание других приходит в четырёхлетнем возрасте
В возрасте четырёх лет мы вдруг начинаем осознавать, что другие люди могут думать по-другому и что их представления о мире могут сильно отличаться от наших собственных. Более того, мы даже можем сделать то, на что были неспособны в трёхлетнем возрасте – представить себя в «чужой шкуре». Исследователи из Института когнитивных наук и наук о мозге Общества Макса Планка в Лейпциге смогли определить, что же отвечает за эту функцию, и опубликовали статью в Nature Communications. Оказывается, всё дело в определённом количестве волокон в мозге, которое формируется к определённому возрасту.
Есть такая смысловая задачка для детей. Маша положила шоколад на кухонный стол, затем убежала на улицу играть. Когда она ушла, её мама убрала шоколад в буфет, чтобы он не растаял на ярко освещённой солнцем столешнице. Где Маша будет искать шоколад, когда придёт? Трёхлетние дети сильно удивятся, почему Маше не удалось найти лакомство там, где она его оставила, и только в возрасте 4 лет ребёнок догадается и правильно скажет, что Маше нужно будет заглянуть в буфет.
Читайте дальше:
http://neuronovosti.ru/4years/
#нейроновости
#развитие_мозга
В возрасте четырёх лет мы вдруг начинаем осознавать, что другие люди могут думать по-другому и что их представления о мире могут сильно отличаться от наших собственных. Более того, мы даже можем сделать то, на что были неспособны в трёхлетнем возрасте – представить себя в «чужой шкуре». Исследователи из Института когнитивных наук и наук о мозге Общества Макса Планка в Лейпциге смогли определить, что же отвечает за эту функцию, и опубликовали статью в Nature Communications. Оказывается, всё дело в определённом количестве волокон в мозге, которое формируется к определённому возрасту.
Есть такая смысловая задачка для детей. Маша положила шоколад на кухонный стол, затем убежала на улицу играть. Когда она ушла, её мама убрала шоколад в буфет, чтобы он не растаял на ярко освещённой солнцем столешнице. Где Маша будет искать шоколад, когда придёт? Трёхлетние дети сильно удивятся, почему Маше не удалось найти лакомство там, где она его оставила, и только в возрасте 4 лет ребёнок догадается и правильно скажет, что Маше нужно будет заглянуть в буфет.
Читайте дальше:
http://neuronovosti.ru/4years/
#нейроновости
#развитие_мозга
Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 37: новые функции мозжечка
Мозжечок – это тот отдел головного мозга, который отвечает за координацию движения. Классические теории утверждают, что его функции обеспечиваются за счет того, что он служит «перевалочным пунктом»: передает информацию от органов чувств, спинного мозга в вышележащие отделы мозга для анализа, а затем также транслирует команды вниз. Новые исследования показали, что функцией транзистора мозжечок не ограничивается – он также сам перерабатывает информацию и участвует в формировании системы вознаграждения (механизме закрепления поведения, когда возникают положительные реакции на действия).
В качестве основы эксперимента, когда регистрировалась электрическая активность нейронов мозжечка у мышей, было выбрано нажатие передней лапой мыши на рычаг в обмен на порцию сладкого раствора. Здесь участвуют два компонента: с одной стороны, простая двигательная активность (движение лапки), с другой стороны – более сложное когнитивная функция (получение “награды” – сладкого раствора). После того, как мышей приучили к тому, что при нажатии будет сладость, исследователи начали изменять условия эксперимента. Что будет, если мышь не будет получать “награду”? К удивлению учёных, некоторые нейроны мозжечка активировались, только когда сладкого раствора не оказывалось. Часть нейронов активировалось только в ожидании «награды», а часть во время её получения. При этом всегда сохранялась группа нейронов, которая активировалась каждый раз при движении лапки. Таким образом, можно было разделить нейроны мозжечка, участвующие в регуляции движения, и нейроны, участвующие в формировании поведения.
Подробности:
http://neuronovosti.ru/cerebellum-new-look/
#мозжечок
#нейроновости
#Nature
Мозжечок – это тот отдел головного мозга, который отвечает за координацию движения. Классические теории утверждают, что его функции обеспечиваются за счет того, что он служит «перевалочным пунктом»: передает информацию от органов чувств, спинного мозга в вышележащие отделы мозга для анализа, а затем также транслирует команды вниз. Новые исследования показали, что функцией транзистора мозжечок не ограничивается – он также сам перерабатывает информацию и участвует в формировании системы вознаграждения (механизме закрепления поведения, когда возникают положительные реакции на действия).
В качестве основы эксперимента, когда регистрировалась электрическая активность нейронов мозжечка у мышей, было выбрано нажатие передней лапой мыши на рычаг в обмен на порцию сладкого раствора. Здесь участвуют два компонента: с одной стороны, простая двигательная активность (движение лапки), с другой стороны – более сложное когнитивная функция (получение “награды” – сладкого раствора). После того, как мышей приучили к тому, что при нажатии будет сладость, исследователи начали изменять условия эксперимента. Что будет, если мышь не будет получать “награду”? К удивлению учёных, некоторые нейроны мозжечка активировались, только когда сладкого раствора не оказывалось. Часть нейронов активировалось только в ожидании «награды», а часть во время её получения. При этом всегда сохранялась группа нейронов, которая активировалась каждый раз при движении лапки. Таким образом, можно было разделить нейроны мозжечка, участвующие в регуляции движения, и нейроны, участвующие в формировании поведения.
Подробности:
http://neuronovosti.ru/cerebellum-new-look/
#мозжечок
#нейроновости
#Nature
Гены, мутации и тау-белок
Некоторые нейропатологии, вызывающие сильное ухудшение памяти и работы мозга, и при которых происходит накопление нейрофибриллярных сплетений, называются таупатии. В норме тау-белок важен для полимеризации микротрубочек, потому что именно они поддерживают структуру клетки. Но иногда он может оказываться в форме сплетённых волокон и мешать нормальной работе нейронов. Наличие таких сплетений часто рассматривается как маркёр нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Альцгеймера.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Molecular Psychiatry решили посмотреть, мутации в каком гене могут вызывать появление нейрофибриллярных сплетений. Для того, чтобы найти мутацию в полигенном заболевании или в заболевании, которое проявляется не у всех носителей такого генотипа, сейчас часто используется метод полногеномного ассоциированного исследования (genome-wide association study, GWAS). Его суть заключается в том, что берутся две выборки – люди с интересующим признаком или заболеванием и люди без него. Затем, используя статистические методы, можно посмотреть, какие мутации чаще встречаются у выборки с признаком, чем у выборки без него. И становится возможным сделать вывод о важности вклада мутации.
Читать дальше:
http://neuronovosti.ru/tau-gwas/
#нейроновости
#болезнь_Альцгеймера
#таубелок
#gwas
Некоторые нейропатологии, вызывающие сильное ухудшение памяти и работы мозга, и при которых происходит накопление нейрофибриллярных сплетений, называются таупатии. В норме тау-белок важен для полимеризации микротрубочек, потому что именно они поддерживают структуру клетки. Но иногда он может оказываться в форме сплетённых волокон и мешать нормальной работе нейронов. Наличие таких сплетений часто рассматривается как маркёр нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Альцгеймера.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Molecular Psychiatry решили посмотреть, мутации в каком гене могут вызывать появление нейрофибриллярных сплетений. Для того, чтобы найти мутацию в полигенном заболевании или в заболевании, которое проявляется не у всех носителей такого генотипа, сейчас часто используется метод полногеномного ассоциированного исследования (genome-wide association study, GWAS). Его суть заключается в том, что берутся две выборки – люди с интересующим признаком или заболеванием и люди без него. Затем, используя статистические методы, можно посмотреть, какие мутации чаще встречаются у выборки с признаком, чем у выборки без него. И становится возможным сделать вывод о важности вклада мутации.
Читать дальше:
http://neuronovosti.ru/tau-gwas/
#нейроновости
#болезнь_Альцгеймера
#таубелок
#gwas
Картинка дня: тени нейронов
Перед вами — изображение нейронов головного мозга, полученное в технике конфокальной микрографии. Сами нейроны окрашены в жёлтый цвет. Из-за особенностей техники визуализации, каждый нейрон ещё и отбрасывает тень. Снимок стал призёром на конкурсе научной иллюстрации Wellcome Image Awards в 2001 году.
http://neuronovosti.ru/shadow-neuron/
#нейроновости
#картинка_дня
#нейроны
Перед вами — изображение нейронов головного мозга, полученное в технике конфокальной микрографии. Сами нейроны окрашены в жёлтый цвет. Из-за особенностей техники визуализации, каждый нейрон ещё и отбрасывает тень. Снимок стал призёром на конкурсе научной иллюстрации Wellcome Image Awards в 2001 году.
http://neuronovosti.ru/shadow-neuron/
#нейроновости
#картинка_дня
#нейроны
Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 37: самостоятельные дендриты
Недавно мы писали, как новые методы детекции электрической активности нейронов позволило расширить функции мозжечка. В новом исследовании новые методы используются шире – чтобы пересмотреть в целом в какой части нейрона возникает (или не возникает) возбуждение.
Нейроны – клетки, очень растянутые в пространстве. Они состоят из тела нейрона и его отростков – дендритов (которые передают возбуждения к телу нейрона) и аксонов (передают электрический потенциал от тела нейрона). Дендриты могут тянутся на расстояние до 1000 микрон, тогда как само тело нейрона очень небольшое – около 10 микрон. Классическая теория возбуждения нейрона предполагает, что дендриты – это довольно пассивные участники в передачи электрического сигнала. Они служат связующим звеном между нейронами и передают информацию от синапса к телу нейрона, который в свою очередь интегрирует информацию полученную и от других дендритов и решает, что передавать по аксону к следующему синапсу.
В нынешнем исследовании ученые использовали тетрод, специальный вид электродов, который измеряет изменение напряжения на расстоянии, без проникновения в дендрит. Естественно, если разместить этот тетрод у головы животного, то измерение активности отдельных нейронов, не говоря уже о дендритах, получить не получится. Необходимо с ювелирной точностью внедрить тетрод к отдельных дедритам хирургическим путем. При этом действовать надо быстро – тетроды вызывают иммунную реакцию, и соответственно быстро обволакиваются глией, делая измерения невозможными.
http://neuronovosti.ru/dentrites-live/
#нейроновости
#дендриты
#naturescience
Недавно мы писали, как новые методы детекции электрической активности нейронов позволило расширить функции мозжечка. В новом исследовании новые методы используются шире – чтобы пересмотреть в целом в какой части нейрона возникает (или не возникает) возбуждение.
Нейроны – клетки, очень растянутые в пространстве. Они состоят из тела нейрона и его отростков – дендритов (которые передают возбуждения к телу нейрона) и аксонов (передают электрический потенциал от тела нейрона). Дендриты могут тянутся на расстояние до 1000 микрон, тогда как само тело нейрона очень небольшое – около 10 микрон. Классическая теория возбуждения нейрона предполагает, что дендриты – это довольно пассивные участники в передачи электрического сигнала. Они служат связующим звеном между нейронами и передают информацию от синапса к телу нейрона, который в свою очередь интегрирует информацию полученную и от других дендритов и решает, что передавать по аксону к следующему синапсу.
В нынешнем исследовании ученые использовали тетрод, специальный вид электродов, который измеряет изменение напряжения на расстоянии, без проникновения в дендрит. Естественно, если разместить этот тетрод у головы животного, то измерение активности отдельных нейронов, не говоря уже о дендритах, получить не получится. Необходимо с ювелирной точностью внедрить тетрод к отдельных дедритам хирургическим путем. При этом действовать надо быстро – тетроды вызывают иммунную реакцию, и соответственно быстро обволакиваются глией, делая измерения невозможными.
http://neuronovosti.ru/dentrites-live/
#нейроновости
#дендриты
#naturescience
Интерфейс «мозг-компьютер» позволил управлять парализованной рукой
Инженеры и нейробиологи из Университета Кейс Вестерн Резерв создали систему, которая позволяет полностью парализованному на протяжении многих лет пациенту через интерфейс мозг-компьютер управлять не протезом, а собственной рукой. Новая работа, в результате которой, фактически создан протез разрушенного травмой нервного пути от мозга к конечности, опубликована в журнале The Lancet.
Как работает созданная в Кейс Вестерн Резерв система? 53-летнему пациенту, в течение восьми лет полностью парализованному в результате травмы позвоночника провели имплантацию электродов в головной мозг. Если быть точными, то в область моторной коры, отвечающей за движение рук, имплантировали два блока по 96 электродов, соединённых через интерфейс мозг-компьютер с 36 стимулирующими мышцы электродами на каждой руке.
http://neuronovosti.ru/bci-miostimulation/
#интерфейс_мозг_компьютер
#миостимуляция
#ИМК
#BCI
#нейроновости
Инженеры и нейробиологи из Университета Кейс Вестерн Резерв создали систему, которая позволяет полностью парализованному на протяжении многих лет пациенту через интерфейс мозг-компьютер управлять не протезом, а собственной рукой. Новая работа, в результате которой, фактически создан протез разрушенного травмой нервного пути от мозга к конечности, опубликована в журнале The Lancet.
Как работает созданная в Кейс Вестерн Резерв система? 53-летнему пациенту, в течение восьми лет полностью парализованному в результате травмы позвоночника провели имплантацию электродов в головной мозг. Если быть точными, то в область моторной коры, отвечающей за движение рук, имплантировали два блока по 96 электродов, соединённых через интерфейс мозг-компьютер с 36 стимулирующими мышцы электродами на каждой руке.
http://neuronovosti.ru/bci-miostimulation/
#интерфейс_мозг_компьютер
#миостимуляция
#ИМК
#BCI
#нейроновости
Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 38: мишень для лекарств от депрессии, шизофрении и эпилепсии в 3D
Что общего между лекарствами против депрессии, шизофрении и эпилепсии? Часть из них воздействуют на один и тот же рецептор — NMDA-рецептор (N-метил-D-аспартат-рецептор). Очевидно, что важно знать, как выглядит эта мишень – и вот, в последнем номере Science опубликовано трёхмерное строение этого рецептора.
Контекст
NMDA-рецепторы – сложные по строению. Они состоят из четырёх субъединиц – четырех белков, которые для того, чтобы выполнять свою функцию, должны организоваться строго определённым образом. Они формируют канал в постсинаптической мембране, который открывается, когда с рецептором связывается одновременно целых две молекулы — глутамат и глицин. После связывания через открытый канал в дендрит проходят ионы натрия и кальция, что приводит к активации нейрона.
Поскольку NMDA-рецептор огромен по размеру (более 500 кДа), его структура была получена с помощью криоэлектронной микроскопии, методе, когда очищенные белки не кристаллизуют, а просто замораживают на рабочей поверхности и делают их «фотографии» под электронным микроскопом.
Читать далее:
http://neuronovosti.ru/nmda/
#нейроновости
#NMDA
#глутамат
Что общего между лекарствами против депрессии, шизофрении и эпилепсии? Часть из них воздействуют на один и тот же рецептор — NMDA-рецептор (N-метил-D-аспартат-рецептор). Очевидно, что важно знать, как выглядит эта мишень – и вот, в последнем номере Science опубликовано трёхмерное строение этого рецептора.
Контекст
NMDA-рецепторы – сложные по строению. Они состоят из четырёх субъединиц – четырех белков, которые для того, чтобы выполнять свою функцию, должны организоваться строго определённым образом. Они формируют канал в постсинаптической мембране, который открывается, когда с рецептором связывается одновременно целых две молекулы — глутамат и глицин. После связывания через открытый канал в дендрит проходят ионы натрия и кальция, что приводит к активации нейрона.
Поскольку NMDA-рецептор огромен по размеру (более 500 кДа), его структура была получена с помощью криоэлектронной микроскопии, методе, когда очищенные белки не кристаллизуют, а просто замораживают на рабочей поверхности и делают их «фотографии» под электронным микроскопом.
Читать далее:
http://neuronovosti.ru/nmda/
#нейроновости
#NMDA
#глутамат