УДК 608.4

НЕЙРОТЕХНОЛОГИИ: ПРИКЛАДНОЙ ИНТЕРЕС

Сунчалина Алёна Дмитриевна1, Галиаскарова Гузелия Рафкатовна2
1Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, студентка 3 курса факультета математики и информационных технологий
2Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной информатики и программирования

Аннотация
Изучение нейронной организации и психических функций, которые связанны с ней– основная отрасль изучения фундаментальных нейронаук, таких как нейробиология, нейроинформатика, нейропсихология. Для того, чтобы он успешно развивался, необходимо улучшение способов записи метаболической и электрической активностей нейронов как в лабораторных условиях, так и в реальной жизни. Развитие нейротехнологий на основе имеющихся данных позволяет решать серьезные проблемы в области управления функциями мозга и расширения возможностей мозга, особенно у пациентов с неврологическими и психическими заболеваниями. Если повреждены структурные элементы мозга (люди, которые перенесли инсульт или травматическое повреждение тканей), возникает другая необходимость - замена нервной ткани. Для реабилитации таких пациентов актуальны разработки нейроинженерии в создании новых тканей путем их моделирования, конструирования и синтеза. В этом разделе представлены технологии регистрации активности нейронов, которые сделали возможным исследование и изучение характеристик когнитивной функции человека на клеточном уровне и причинно-следственных связей исследуемых отношений. Наиболее усовершенствованные нейротехнологии управления функциями головного мозга дозволят вывести на следующий уровень терапию нейродегенеративных заболеваний и развитие интерфейсов взаимодействия человека с окружающей средой.

Ключевые слова: нейротехнологии


NEUROTECHNOLOGIES: APPLIED INTEREST

Sunchalina Alyona Dmitrievna1, Galiaskarova Guzelia Rafkatovna2
1Sterlitamak branch of the Bashkir State University, 3rd year student of the faculty of mathematics and information technology
2Sterlitamak branch of the Bashkir State University, Ph.D. (Physics and Mathematics), associate Professor of the Department of applied informatics and programming

Abstract
The study of neural organization and mental functions, which are related to it, is the main branch of the study of fundamental neurosciences, such as neuroscience, neuroinformatics, neuropsychology. In order for it to successfully develop, constantly improve its knowledge in the field of laboratory research, as well as in real life. The development of neurotechnologies on the basis of available data allows solving serious problems in the field of combating neurological and mental diseases. If the damaged elements of the brain (people who have suffered a stroke or traumatic tissue damage), there is another need - the replacement of nervous tissue. For the rehabilitation of such patients, they develop neuroengineering in their creativity through their modeling, design and synthesis. In this section, technologies of activity registration that allow to study and study the characteristics of a person's cognitive function at the cellular level and cause-effect relationships of the studied relationships are considered. The most advanced neurotechnologies for managing brain functions allow us to bring to the next level the therapy of neurodegenerative diseases and the development of interfaces between human interaction and the environment.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Сунчалина А.Д., Галиаскарова Г.Р. Нейротехнологии: прикладной интерес // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/03/79860 (дата обращения: 02.06.2017).

Прогрессивные системы регистрации мозговой активности

Электрическая активность нейронов показывает наивысшую нервную деятельность мозга, такие как мышление, ориентация во времени и пространстве и другие. Регистрация данной активности имеет возможность происходить непосредственно, то есть с помощью имплантируемых микрочипов. Однако по причине травматичности такового метода в исследованиях человека развитие и продвижение приобрели неинвазивные методы регистрации нейрональной активности, как электрической, так и метаболической.  К электрической относится, к примеру, электроэнцефалография и ЭЭГ, а к метаболической функциональная томография, фМРТ. Однако истолкование нейрональных сигналов осложнена присутствием «шума» (активности нецелевых нейрональных групп), а запись этих сигналов –  его задержкой и стационарным характером записывающих устройств. Решение проблемы интерпретации активности нейронов может быть достигнуто за счет использования интегрированных вычислительных моделей, используемых технологий обучения с подкреплением – новых статистических подходов к обработке томографических данных.

Интерпретировать конкретные корреляции кластеров нейронной активации и предоставления картирования мозга помогают методы машинного обучения.
Новым этапом в разработке систем для прямой записи активности головного мозга стали так называемые нейронная пыль или нейросетевые сенсоры,
которые не только могут считывать электрическую активность нейронов, но и транслировать их во внешние, в том числе портативные устройства для записи и декодирования мозговых сигналов.
Технологическая эволюция: регистрация мозговой/нейрональной активности

•1928 – Первые записи ЭЭГ человека, выполненные психиатром Гансом Бергером
•1968 – Физик Дэвид Коэн впервые опубликовал результаты магнитоэнцефалографии
•1992 – Применение фМРТ для визуализации нейрональной активности
•1990-2000  - Широкое распространение протонно-эмиссионной томографии для нейровизуализации
•2008-2010 – Использование томографов нового класса для повышения пространственного разрешения структур мозга
© AP Photo, KEYSTONE/Salvatore Di Nolfi
Рис 1. Специалист проводит МРТ-исследование в лаборатории в Швейцарии
Гибкое управление функциями мозга
Управление функциями мозга животных, отобранных для исследований, принято опираться на использование имплантируемых металлических электродов. При глубокой стимуляции мозга данные электроды давали возможность неспецифично контролировать активность мозга и у человека, к примеру, если у него имеется заболевание Паркинсона. Несмотря на это, существуют препятствия к распространению данной технологии и ее широкому применению. Эти препятствия связаны с тем, что риск развития реакции иммунного отторжения, формирования рубцовой ткани и активации нейрональных групп высок. Новые разработки в области малоинвазивных гибких электронных устройств записи активности мозга делают возможным успешно решать задачи целевого и продолжительного по времени кодирования нейронного сигнала, а также терапевтической мозговой стимуляции, основываясь на получаемой информации. Однако действительный скачок в изучении мозговых функций и разработке способов контроля над ними должны обеспечить гибридные технологии, основывающиеся на использовании генно-инженерно-модифицированных нейронов, которые в свою очередь чувствительны к свету, ультразвуку и магнитным полям. В данный период времени уже рассматриваются возможности применения вышеперечисленных технологий для контроля активности сердца и восстановления зрения.

Библиографический список
  1. Статья Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики» Ссылка на источник: https://issek.hse.ru/trendletter/news/186419703.html
  2. Л.Н. Ясницкий Введение в искусственный интеллект, 2005г.
  3. Портал Нейротехнологии.РФ http://www.neurotechnologies.ru/about_neuroscience


Все статьи автора «Сунчалина Алёна Дмитриевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: