Med-Practic
Посвящается выдающемуся педагогу Григору Шагяну

События

Анонс

У нас в гостях

Aктуальная тема

 

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей

С помощью нейросети ученые усовершенствовали технологию нейрообратной связи

С помощью нейросети ученые усовершенствовали технологию нейрообратной связи

Ученые НИУ ВШЭ и AIRI сократили в 50 раз задержку между изменением активности мозга и предъявлением сигнала обратной связи для задач нейробиоуправления. Таких результатов удалось достичь за счет использования нейронной сети, обученной решать задачу фильтрации с минимальной задержкой на данных электрической активности мозга людей. Это открывает новые возможности в лечении синдрома дефицита внимания и эпилепсии. Статья опубликована в Journal of Neural Engineering.

Метод нейрообратной связи — это разновидность биоуправления, которая  применяется еще с 60-х годов прошлого века. Суть его в том, что человек получает информацию о параметрах работы собственного мозга, регистрируемых, как правило, при помощи электроэнцефалограммы (ЭЭГ), и на основе этого учится управлять своей мозговой активностью. К примеру, он может научиться более эффективно расслабляться, узнавая о своих альфа-ритмах в затылочной зоне, увеличение мощности которых в норме сопутствует расслабленному состоянию. Сфера применения технологии нейрообратной связи широка — от лечения СДВГ, эпилепсии, депрессии до тренировки стрессоустойчивости и подготовки спортсменов.

На практике не всем участникам тренингов удается добиться значимых положительных результатов с помощью нейрообратной связи: около 40% обучаются плохо. По версии ученых НИУ ВШЭ и AIRI, одной из основных причин этого является большая задержка между изменением активности мозга и предъявлением сигнала обратной связи, сообщающего о таком изменении.

«Ранее мы выяснили, что при тренировке затылочного альфа-ритма меняется число всплесков мозговой активности в единицу времени, а их длительность и амплитуда остаются неизменными. Суть тренировки заключается в том, что человек научается входить в такое состояние и увеличивать число всплесков, для чего важно своевременное положительное подкрепление этих переходов. Но пока в большинстве современных систем сигнал обратной связи предъявляется с задержкой более 500 мс. В таких условиях сложно соотнести обратную связь и событие, в ответ на которое она была предъявлена», — рассказал Алексей Осадчий, руководитель исследования, директор Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ и руководитель группы «Нейроинтерфейсы» AIRI.

Сокращение задержки предъявления сигнала обратной связи увеличивает вероятность запуска механизмов нейропластичности, необходимых для достижения долговременного эффекта от тренировки. В одном из предыдущих исследований в группах с минимальной задержкой, которая тогда составляла 250 мс, всем участникам удалось увеличить число всплесков альфа-ритма в единицу времени, тогда как в группах с задержкой около 500 мс с задачей справились примерно 60% участников.

Исследователи предполагают, что дальнейшее сокращение задержки должно привести к еще более заметному повышению скорости обучения и получению долговременных эффектов от тренировки. Однако наиболее существенная компонента задержки в предъявлении сигнала обратной связи определяется фундаментальными ограничениями. Они связаны с неопределенностью Габора: для того чтобы выделить ритм, необходимо использовать зарегистрированные значения сигнала и пронаблюдать его на временном интервале длиной порядка 200–300 мс. То есть фильтрация — выделение нужных ритмов мозга — требует временных затрат, что вносит задержку в сигнал. Ученые предложили использовать нейросетевую модель целевого сигнала, чтобы повысить скорость его выявления на фоне остальной активности головного мозга.

Ученые обучили несколько нейросетей на большом объеме данных мозговой активности людей, испытали на устойчивость путем добавления шума, а затем применили к данным 25 участников альфа-тренинга. Были протестированы разные архитектуры, лучше всего проявила себя Temporal Convolutional Network (TCN).

«На основе TCN был построен фильтр для выделения ритмической активности, который позволил уменьшить задержку предъявления сигнала обратной связи, отражающего мгновенную интенсивность альфа-ритма, до 10 мс. Таким образом мы примерно в 50 раз сократили задержку. При этом следить за переходами нейронных популяций из фазы возбуждения в фазу торможения нам удалось практически без задержки», — пояснил Осадчий.

По словам ученых, полученные результаты требуют пересмотра оценок эффективности нейрообратной связи в задачах коррекции ряда неврологических расстройств. Использование метода с сокращенной задержкой может существенно увеличить долю пациентов, отвечающих на такую терапию дисфункции нервной системы. Кроме того, появляется возможность создания парадигм стимуляции мозга замкнутого контура для коррекции тяжелых неврологических нарушений. Это будет происходить за счет создания искусственных петель обратной связи, неотличимых мозгом от своих собственных и способных инициировать целевые пластические изменения нейронных сетей головного мозга.

Источник. poisknews.ru
Администрация сайта med-practic.com не несет ответственности

за содержание информации
Loading...
Share |

Вопросы, ответы, комментарии

Читайте также

Генетически модифицированная печень свиньи впервые пересажена человеку
Генетически модифицированная печень свиньи впервые пересажена человеку

Впервые в мире китайские ученые успешно пересадили генетически модифицированную свиную печень пациенту с констатированной смертью мозга...

НОВОСТИ. Хирургия НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Ученые выявили генетические варианты, которые не повышают риск смерти от рака
Ученые выявили генетические варианты, которые не повышают риск смерти от рака

По мере повышения спроса на услуги генетического тестирования среди пациентов онкологического профиля врачам и исследователям удается выявлять новые генетические...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Генетика
«Выключить» артрит: британские ученые опробуют новый метод лечения
«Выключить» артрит: британские ученые опробуют новый метод лечения

Пациенты принимают участие в исследовании, которое, как надеются ученые, в конечном итоге даст миру новый метод лечения ревматоидного артрита...

НОВОСТИ. Системные заболевания
Парализованный пациент встал на ноги после лечения стволовыми клетками
Парализованный пациент встал на ноги после лечения стволовыми клетками

В ходе первого в своем роде клинического испытания, проведенного в Японии, метод лечения травм спинного мозга, основанный на перепрограммированных стволовых клетках...

НОВОСТИ. Нервная система НОВОСТИ. Новые методы лечения
NatCom: выявлена сеть мозга, связанная с генерализованной эпилепсией
NatCom: выявлена сеть мозга, связанная с генерализованной эпилепсией

Исследователи из Клиники «Бригем энд уименс» и Гарвардской Медицинской школы обнаружили, что генерализованные эпилептические приступы связаны с определенной...

НОВОСТИ. Нервная система
Пересадка кала может стать методом лечения депрессии
Пересадка кала может стать методом лечения депрессии

Все привыкли считать, что депрессия развивается вследствие нарушений работы мозга. Однако некоторые ученые предполагают, что виновником может...

НОВОСТИ. Психические и поведенческие расстройства НОВОСТИ. Психическое здоровье НОВОСТИ. Депрессия
Израильский метод редактирования генов может произвести революцию в лечении рака
Израильский метод редактирования генов может произвести революцию в лечении рака

Израильские исследователи из Тель-Авивского университета добились значительного прогресса в лечении опухолей головы и шеи, используя технологию редактирования...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Генетика
В Китае открыли новый способ борьбы с раком
В Китае открыли новый способ борьбы с раком

Медицинский университет Гуанси в Китае сделал собственное открытие, полученное опытным путем. Исследователи создали генно-модифицированный вирус...

НОВОСТИ. Онкология
ИИ диагностирует рак молочной железы наравне с врачами
ИИ диагностирует рак молочной железы наравне с врачами

Группа врачей и ученых провела исследование, в котором оценила возможности программы...

НОВОСТИ. Онкология
Ученые обнаружили соединение, которое возможно сможет восстановить полный двигательный контроль после инсульта
Ученые обнаружили соединение, которое возможно сможет восстановить полный двигательный контроль после инсульта

Исследователи впервые обнаружили соединение, которое помогает восстановить полный двигательный контроль после инсульта - способность...

НОВОСТИ. Нервная система
Ученые обнаружили намеки на потенциальную новую причину рака желудка
Ученые обнаружили намеки на потенциальную новую причину рака желудка

Впервые ученые систематически проанализировали соматические мутации в слизистой оболочке желудка, чтобы выявить мутационные процессы, некоторые...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Пищеварительная система
Открытие нового белка может кардинально изменить доставку противоопухолевых препаратов
Открытие нового белка может кардинально изменить доставку противоопухолевых препаратов

В семействе бактерий, обитающих в почве и микробиоме кишечника человека, обнаружен ранее неизвестный белок, который может помочь в доставке лекарств для лечения рака...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Новые методы лечения
Новый лабораторный инструмент выявляет вирусы, способные уничтожить золотистый стафилококк
Новый лабораторный инструмент выявляет вирусы, способные уничтожить золотистый стафилококк

Недавно разработанный лабораторный инструмент может в течение нескольких часов помочь определить специфические вирусы, которые можно использовать для ...

НОВОСТИ. Инфекции НОВОСТИ. Новые методы лечения
Дивозилимаб стал первым оригинальным генно‑инженерным биологическим препаратом для лечения системной склеродермии
Дивозилимаб стал первым оригинальным генно‑инженерным биологическим препаратом для лечения системной склеродермии

Российский Минздрав одобрил еще одно показание для инновационной терапии рассеянного склероза разработки «Биокад». Дивозилимаб стал...

НОВОСТИ. Системные заболевания НОВОСТИ. Лекарственные средства НОВОСТИ. Новые методы лечения
Связь между болезнями десен и деменцией
Связь между болезнями десен и деменцией

Крепкие десны — блестящий ум! Исследования показывают, что болезни десен имеют более серьезные последствия, чем мы думали. Подробнее об этом рассказала стоматолог...

НОВОСТИ. ЛОР заболевания НОВОСТИ. Нервная система

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ