Светодиоды-имплантаты управляют функциями мозга

21.04.2013

Ученые из Университета в Сент-Луисе и Университета штата Иллинойс разработали микроскопические светодиоды более тонкие, чем человеческий волос.

Эти светодиоды можно имплантировать в любой участок тела с помощью обычной тонкой медицинской иглы. Суть эксперимента в следующем: сначала генные инженеры модифицировали мышей с помощью технологии оптогенетики, то есть "научили" нейроны мозга включаться и выключаться по световому сигналу, создаваемому крошечным светодиодом. Затем поближе к этим нейронам имплантировали светодиод. Включение светодиода активирует нейроны, а выключение наоборот - дезактивирует. Таким образом можно управлять конкретными функциями мозга.

С помощью миниатюрного светодиода и оптогенетики, ученые смогли управлять системой поощрения: благодаря включению определенных нейронов, высвобождался допамин, вызывающий чувство удовлетворенности.

Исследователи полагают, что светодиодные имплантаты, которые делаются на основе печатной электроники, будут полезны и в других неврологических исследованиях. Сегодня похожие устройства уже используются для стимуляции периферических нервов, что снижает или полностью отключает болевые ощущения. Правда до сих пор приходилось использовать тонкое оптоволокно и лазерные излучатели, что ограничивало возможности оптогенетики.

Беспроводные светодиодные имплантаты обладают гораздо большей гибкостью. Более того, устройства со светодиодами нескольких цветов способны активировать и управлять одновременно несколькими нейронными цепями. Кроме того, в дополнение к светодиодам в имплантаты можно добавить и крошечные датчики, снимающие показания температуры и электрической активности в головном мозге. Новая светодиодная технология, возможно, является одним из важнейших достижений нейробиологии. Она поможет лучше понять, что происходит с мозгом в результате таких расстройств, как стресс, депрессия и тревожность. Кроме того, управление нейронными сетями может эффективно лечить эти состояния, снимать боль и страх.

Пессимистам тоже есть тема для обсуждения: столь мощный искусственный механизм поощрения может превратить в раба кого угодно, ведь сегодня чувство удовлетворения реализуется гораздо более сложными вещами, вроде отношений, покупок, бытового комфорта, карьеры, власти, творческими достижениями и т.д. В обществе "чипованных" людей такие "сложности" не нужны.

<< Назад: Микроконтроллер Toshiba TMPM372 с блоком векторных вычислений 21.04.2013

>> Вперед: Коммуникационные процессоры LSI Axxia 4500 на архитектуре ARM 20.04.2013

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Искусственный мозговой матрикс 29.11.2025

Биоинженерия стремительно выходит за пределы традиционной работы с клетками и биоматериалами. Ученые пытаются не просто выращивать ткани, но и воссоздавать механизмы, управляющие жизнью клеток в реальном организме. Одним из наиболее амбициозных направлений стала разработка искусственных матриксов, которые могли бы подменить природную среду и дать исследователям возможность изучать работу мозга без участия биологических компонентов. На этом фоне работа специалистов Калифорнийского университета в Риверсайде представляет собой особенно заметный шаг вперед. В центре их исследования - платформа BIPORES, созданная полностью из синтетических веществ. Цель проекта заключалась в попытке смоделировать сложную, многослойную структуру внеклеточного матрикса, который в настоящем мозге обеспечивает питание, связь и организацию нервных клеток. При этом разработчики сознательно отказались от каких-либо белков, традиционно необходимых для прикрепления клеток, таких как ламинин или фибрин. Это решени ...>>

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Случайная новость из Архива Древнейшая фреска 18.08.2007 Французские археологи, работающие в Сирии, нашли самую древнюю расписанную стену. В полуразвалившемся сооружении из глиняных кирпичей на стене обнаружен цветной рисунок площадью около четырех квадратных метров из геометрических фигур. Предполагается, что глиняное строение с фреской использовалось как ритуальное. Это самый древний образец настенного искусства, ему около 13 тысяч лет. Хотя древнейшим наскальным рисункам, сохранившимся до нашего времени 36 тысяч лет.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025