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

В Великобритании родился ребенок, выношенный в трансплантированной матке
В Великобритании родился ребенок, выношенный в трансплантированной матке

В Великобритании родился первый ребенок, выношенный после трансплантации матки. Донором стала тетя новорожденной, сообщили в лондонской больнице...

НОВОСТИ. Акушерство и урогинекология НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Ученые нашли способ доставки препаратов к опухолям мозга через обонятельные нейроны
Ученые нашли способ доставки препаратов к опухолям мозга через обонятельные нейроны

Специалисты Томского политехнического университета разработали подход к увеличению эффективности доставки наночастиц-перевозчиков лекарственных препаратов в опухоль...

НОВОСТИ. Онкология
Ученые открыли новую группу крови после 50-летней загадки
Ученые открыли новую группу крови после 50-летней загадки

В 1972 году у беременной женщины обнаружили необычную особенность крови: в ней отсутствовал поверхностный молекулярный маркер, который есть у всех остальных людей...

НОВОСТИ. Гематология
Израильские ученые нашли способ ''переключить'' иммунитет на борьбу с раком
Израильские ученые нашли способ ''переключить'' иммунитет на борьбу с раком

Ученые из Института Вейцмана в Израиле сделали важное открытие, которое может изменить подход к лечению рака. Им удалось выявить ген, отвечающий за поведение иммунных клеток...

НОВОСТИ. Онкология
Пациентке из США удалили трансплантированную почку свиньи
Пациентке из США удалили трансплантированную почку свиньи

Врачам пришлось прибегнуть к удалению почки свиньи, трансплантированной 50-летней американке Товане Луни. Несмотря на возникшую реакцию отторжения трансплантата, пациентке удалось...

НОВОСТИ. Уроандрология НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Гормон роста и течение хронической сердечной недостаточности
Гормон роста и течение хронической сердечной недостаточности

Имеются данные о том, что снижение активности оси гормон роста/инсулиноподобный фактора роста -1 является распространенным явлением при сердечной недостаточности...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система
Вакцинация против опоясывающего лишая снижает риск развития деменции
Вакцинация против опоясывающего лишая снижает риск развития деменции

Новое исследование показало, что вакцинация против вируса герпеса, вызывающего опоясывающий лишай, снижает риск развития деменции у пожилых людей в течение семи лет на 20%...

НОВОСТИ. Инфекции НОВОСТИ. Нервная система
Aging: воспаление – главный фактор старения клеток
Aging: воспаление – главный фактор старения клеток

Исследователи из Вагенингенского университета и исследовательского центра выяснили, что...

НОВОСТИ. Старость и долголетие
Разработан кардиостимулятор длиной 3,5 мм, растворяющийся в теле
Разработан кардиостимулятор длиной 3,5 мм, растворяющийся в теле

Американские ученые из Северо-Западного университета разработали временный кардиостимулятор, который меньше рисового зерна и не требует хирургического удаления...

НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система
Снижение ''плохого'' холестерина может уменьшить риск деменции на 28%
Снижение ''плохого'' холестерина может уменьшить риск деменции на 28%

Новое исследование с участием 109 000 человек показало, что поддержание низкого уровня холестерина ЛПНП (липопротеинов низкой плотности) значительно...

НОВОСТИ. Нервная система НОВОСТИ. Сердечно-сосудистая система
Формирование хромосом наконец-то раскрыто в деталях благодаря методу визуализации нового поколения
Формирование хромосом наконец-то раскрыто в деталях благодаря методу визуализации нового поколения

На протяжении нескольких десятилетий биологи пытались разгадать тайну конденсации хромосом в характерные стержни после деления клетки...

Эти ранее неизвестные клетки могут вернуть зрение слепым
Эти ранее неизвестные клетки могут вернуть зрение слепым

Потеря зрения, вызванная старением, дегенеративными заболеваниями, такими как макулярная дегенерация, или травмами, остается серьезной медицинской проблемой...

НОВОСТИ. Офтальмология
Революционная карта митохондрий мозга может помочь объяснить снижение когнитивных способностей
Революционная карта митохондрий мозга может помочь объяснить снижение когнитивных способностей

Ученые составили первую карту митохондрий головного мозга, что, по их словам, может стать первым важным шагом на пути к разгадке возрастных нарушений мозга...

НОВОСТИ. Нервная система
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

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ