Ученые разрабатывают Беспроводные сети, которые позволяют Дистанционно управлять Цепями Мозга через Интернет​ 2021-11-29
Беспроводные имплантируемые устройства и IoT могут управлять мозгом животных из любой точки мира благодаря своему минималистичному оборудованию, низкой стоимости настройки, простоте использования и настраиваемой универсальности

Новое исследование показывает, что исследователи могут дистанционно управлять мозговыми цепями множества животных одновременно и независимо через Интернет. Ученые полагают, что эта недавно разработанная технология может ускорить исследования мозга и различные нейробиологические исследования, чтобы раскрыть основные функции мозга, а также основы различных психоневрологических и неврологических расстройств.

Многопрофильная команда исследователей из KAIST, Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Университета Колорадо в Боулдере создала беспроводную экосистему с собственными беспроводными имплантируемыми устройствами и инфраструктурой Интернета вещей (IoT), позволяющую проводить нейробиологические эксперименты с высокой пропускной способностью через Интернет. Эта инновационная технология может позволить ученым манипулировать мозгом животных из любой точки мира. Исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering 25 ноября

“Эта новая технология очень универсальна и адаптивна. Он может дистанционно управлять многочисленными нейронными имплантатами и лабораторными инструментами в режиме реального времени или по расписанию без прямого взаимодействия с людьми”,-сказал профессор Чжэ Вун Чжон из Школы электротехники в KAIST и старший автор исследования. “Эти беспроводные нейронные устройства и оборудование, интегрированные с технологией интернета вещей, обладают огромным потенциалом для науки и медицины”.

Для беспроводной экосистемы требуется только мини-компьютер, который можно приобрести менее чем за 45 долларов США, который подключается к Интернету и взаимодействует с беспроводными многофункциональными зондами мозга или другими типами обычного лабораторного оборудования с использованием модулей управления IoT. Благодаря оптимальной интеграции универсальности и модульной конструкции как уникального оборудования, так и программного обеспечения IoT в рамках единой экосистемы, эта беспроводная технология предлагает новые приложения, которые ранее не были продемонстрированы ни одной отдельной технологией. Это включает, но не ограничивается минималистичным оборудованием, глобальным удаленным доступом, выборочными и запланированными экспериментами, настраиваемой автоматизацией и масштабируемостью с высокой пропускной способностью.

“Пока у исследователей есть доступ в Интернет, они могут запускать, настраивать, останавливать, проверять и хранить результаты крупных экспериментов в любое время и из любой точки мира. Они могут удаленно проводить крупномасштабные нейробиологические эксперименты на животных, развернутые во многих странах”,-сказал один из ведущих авторов, доктор Раза Кази, исследователь из KAIST и Университета Колорадо в Боулдере. “Низкая стоимость этой системы позволяет легко внедрять ее и может способствовать дальнейшему развитию инноваций во многих лабораториях”, - добавил д-р Кази.

Одним из существенных преимуществ этой нейротехнологии интернета вещей является ее возможность массового развертывания по всему миру благодаря минималистичному оборудованию, низкой стоимости настройки, простоте использования и настраиваемой универсальности. Ученые по всему миру могут быстро внедрить эту технологию в своих существующих лабораториях с минимальными бюджетными затратами для обеспечения глобального удаленного доступа, масштабируемой автоматизации экспериментов или и того, и другого, что потенциально сокращает время, необходимое для решения различных нейробиологических проблем, таких как проблемы, связанные с трудноизлечимыми неврологическими заболеваниями.

Другой старший автор исследования, профессор Джордан Макколл из отделения анестезиологии и Центра клинической фармакологии Университета Вашингтона в Сент-Луисе, сказал, что эта технология может изменить то, как выполняются базовые нейробиологические исследования. “Одно из самых больших ограничений при попытке понять, как работает мозг млекопитающих, заключается в том, что мы должны изучать эти функции в неестественных условиях. Эта технология приближает нас на один шаг к выполнению важных исследований без прямого взаимодействия человека с исследуемыми”.

Возможность удаленного планирования экспериментов приводит к автоматизации этих типов экспериментов. Доктор Кайл Паркер, преподаватель Вашингтонского университета в Сент-Луисе и другой ведущий автор исследования, добавил: “Эта автоматизация экспериментов потенциально может помочь нам сократить количество животных, используемых в биомедицинских исследованиях, за счет уменьшения вариабельности, введенной различными экспериментаторами. Это особенно важно, учитывая наш моральный императив искать исследовательские проекты, которые позволят это сократить”.

Исследователи полагают, что эта беспроводная технология может открыть новые возможности для многих приложений, включая исследования мозга, фармацевтику и телемедицину, для дистанционного лечения заболеваний головного мозга и других органов. Эта технология удаленной автоматизации может стать еще более ценной, когда многим лабораториям потребуется закрыться, например, в разгар пандемии COVID-19.

Эта работа была поддержана грантами Программы исследований глобальной сингулярности KAIST, Национального исследовательского фонда Кореи, Национального института здравоохранения Соединенных Штатов и Ассоциированных университетов Ок-Риджа.

-Публикация. Раза Кази, Кайл Паркер, Чун Ен Ким, Джордан Макколл, Чжэ Вун Чжон и др. “Масштабируемая и модульная инфраструктура беспроводной сети для крупномасштабной поведенческой нейробиологии”, Биомедицинская инженерия природы, 25 ноября 2021 г. (doi.org/10.1038/s41551-021-00814-w)

-Профильный профессор Чжэ-Вун Чжон.  Лаборатория Биоинтегрированной электроники и Систем. Школа электротехники. KAIST.   https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/ne … g_no=17590

См. Также : Опубликованные новости
Беспроводной Перезаряжаемый Мягкий Мозговой Имплантат Управляет Клетками Мозга
2021-01-26

Манипулирования клетками мозга с помощью смартфона
2019-08-07