Med-Practic
Посвящается выдающемуся педагогу Григору Шагяну

События

Анонс

У нас в гостях

Aктуальная тема

 

НОВОСТИ. Нервная система

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

От инсульта к полноценной жизни: ученые сделали важное открытие
От инсульта к полноценной жизни: ученые сделали важное открытие

Ученые сделали важное открытие, которое может кардинально изменить подход к реабилитации пациентов после инсульта. Исследование, опубликованное...

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. Новые методы лечения НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
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. Лента научномедицинских новостей
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. Лента научномедицинских новостей
Лечение рассеянного склероза высокими дозами витамина D
Лечение рассеянного склероза высокими дозами витамина D

По результатам24-месячного исследования, опубликованным в журнале JAMA, было показано, что высокие дозы витамина D влияют на активность рассеянного склероза...

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. Лента научномедицинских новостей
Обратный эффект. Ученые нашли фактор, усугубляющий болезнь Паркинсона
Обратный эффект. Ученые нашли фактор, усугубляющий болезнь Паркинсона

Фермент катепсин D, который ранее рассматривался как потенциальное лекарство для борьбы с медленно прогрессирующими заболеваниями нервной системы...

Электроэнцефалография позволяет прогнозировать развитие когнитивных нарушений
Электроэнцефалография позволяет прогнозировать развитие когнитивных нарушений

Исследователи из Массачусетского технологического института разработали инструмент на базе технологии искусственного интеллекта, который позволяет анализировать...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Ученые выяснили, за счет чего ретиноевая кислота избирательно убивает метастатические клетки нейробластомы
Ученые выяснили, за счет чего ретиноевая кислота избирательно убивает метастатические клетки нейробластомы

Нейробластома — это солидная опухоль, возникающая у детей. При заболевании с высокой степенью риска прогноз плохой. Десятилетия назад добавление к лечению...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Новые методы лечения
PNAS: загрязнение воздуха способствует развитию болезни Альцгеймера
PNAS: загрязнение воздуха способствует развитию болезни Альцгеймера

Загрязнение воздуха ежегодно становится причиной почти 7 миллионов преждевременных смертей, и его последствия выходят далеко за рамки легких...

НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
Новый биомаркер бокового амиотрофического склероза
Новый биомаркер бокового амиотрофического склероза

Диагностика бокового амиотрофического склероза (БАС) зачастую бывает затруднительна. В журнале Neurology опубликованы результаты исследования нового биомаркера...

НОВОСТИ. Новые методы диагностики НОВОСТИ. Лабораторные исследования НОВОСТИ. Лента научномедицинских новостей
FDA одобрило нейростимулятор для лечения болезни Паркинсона в режиме реального времени
FDA одобрило нейростимулятор для лечения болезни Паркинсона в режиме реального времени

FDA одобрило инновационную систему компании Medtronic, которая посылает в мозг электросигналы для лечения моторных симптомов болезни Паркинсона и самостоятельно...

НОВОСТИ. Лекарственные средства НОВОСТИ. Фармацевтический рынок
За восемь лет на 50%. Количество микропластика в мозге человека увеличивается быстрее, чем в других органах
За восемь лет на 50%. Количество микропластика в мозге человека увеличивается быстрее, чем в других органах

Исследование, проведенное американскими и колумбийскими специалистами в области медицины, выявило увеличение уровня микрочастиц пластика в мозговой ткани людей...

НОВОСТИ. Открытия, происшествия
Препарат от Eli Lilly для лечения болезни Альцгеймера одобрен в Великобритании
Препарат от Eli Lilly для лечения болезни Альцгеймера одобрен в Великобритании

Управление по контролю лекарственных средств и изделий медицинского назначения Великобритании (MHRA) одобрило препарат Kisunla (донанемаб) от Eli Lilly, предназначенный для лечения ранней...

НОВОСТИ. Лекарственные средства
Остеопороз может быть маркером деменции. И наоборот
Остеопороз может быть маркером деменции. И наоборот

Эндокринолог Дудинская рассказала о взаимосвязи болезни Альцгеймера и низкой плотностью костей...

НОВОСТИ. Травматология и ортопедия

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ