Графен помогает проникнуть в мозг

17.01.2017

Человеческий мозг - необычайно сложная и уникальная система, и для его исследования существует множество методов. Судить об информационных процессах в мозге мы можем либо по изменениям в межнейронных контактах - синапсах, либо по изменениям в кровообращении - работающие участки требуют больше питательных веществ и кислорода; и изучение человеческого мозга, в сущности, сводится к наблюдению за этими двумя типами активности, проявляющимися в ответ на различные раздражители.

Обычно для нейрофизиологических исследований в мозг вживляются специальные матрицы микроэлектродов (то есть много электродов, установленных на общую матрицу), позволяющие детектировать электрический сигнал в нескольких местах сразу. В зависимости от эксперимента такие матрицы имплантируют либо на поверхность мозга, либо вглубь.

У матриц микроэлектродов обычно есть ряд минусов: непрозрачные контакты, ограниченная прозрачность материала в целом и неравномерная пропускающая способность для разных длин волн. Часто они делаются из жесткого и биологически несовместимого материала, на который мозг реагирует воспалением. В идеале же матрицы должны быть прозрачными в широком диапазоне, чтобы нейроны можно было стимулировать светом разной частоты, от синего (используемого в оптогенетике) до инфракрасного (применяемого в двухфотонной флуоресцентной микроскопии) спектра, гибкими и биосовместимыми. Также желательно, чтобы они были достаточно тонкими - при должной прозрачности это позволяет оптимизировать оптический сбор информации.

Для матричных нейроэлектродов часто используют такие материалы, как оксид индия-титана (ITO) с напылением титана или цирконий. Они пропускают 80% и 60% света соответственно, однако пропускная способность сильно зависит от длины волны, из-за чего сложно совместить несколько методов, использующих для нейростимуляции или детекции ответного сигнала разные длины световых волн.

Американские физики и нейробиологи разработали новые матрицы микроэлектродов на основе графена. Графен представляет собой кристалл из атомов углерода, расположенных в форме пчелиных сот, толщиной в один или несколько атомов - фактически, это двухмерный кристалл. Если составить множество графеновых слоев в стопку, то мы получим хорошо известный всем графит.

Графен весьма гибок, и в то же время очень прочен для своей толщины. Он так же обладает прозрачностью порядка 90% в спектре от ультрафиолетового до инфракрасного, и прекрасно проводит ток. Понятно, почему многие исследователи активно изучают графен и возможности его использования при создании тонких и гибких электродов.

Нейробиологи возлагают большие надежды на свое изобретение: они уверены, что его можно приспособить для самых разных исследований по изучению мозговой активности, а также для создания имплантатов. Кроме того, подобная матрица микроэлектродов пригодится и в экспериментах с клеточными культурами, в которых очень важно следить за ростом клеток.

<< Назад: Новое решение для зарядки и резервного копирования данных смартфонов 18.01.2017

>> Вперед: Беспроводные наушники Bragi The Headphone 17.01.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Носимый ультразвуковой пластырь UPatch для мониторинга беременности 19.06.2026

Беременность - один из самых ответственных периодов в жизни женщины, когда выявление любых отклонений может сыграть решающую роль в здоровье матери и ребенка. Современные методы мониторинга, такие как периодическое ультразвуковое исследование и кардиотокография, имеют серьезные ограничения: они дают лишь кратковременные снимки состояния и часто сопровождаются ложными тревогами. Ученые предложили инновационное решение в виде носимого ультразвукового пластыря, который способен вести непрерывное наблюдение за плодом прямо в утробе матери. Эта технология, получившая название UPatch, открывает новые возможности для раннего обнаружения осложнений и более полного понимания развития ребенка. Разработка UPatch представляет собой первый в своем роде мягкий носимый ультразвуковой датчик, способный в реальном времени фиксировать анатомические структуры плода, кровоток в сосудах и работу пуповины. Устройство компенсирует движения плода и слабые сигналы из глубоких тканей благодаря специальным ал ...>>

Планшет-бумбокс Lenovo Tab Plus Gen 2 18.06.2026

Компания Lenovo представила Tab Plus Gen 2 - обновленную версию популярной модели 2024 года. Новинка получила более крупный дисплей, усиленную аудиосистему и современное программное обеспечение, что делает ее привлекательным выбором для тех, кто любит смотреть видео, слушать музыку и работать в мобильном формате. Устройство сочетает в себе возможности планшета и портативной колонки, подчеркивая акцент на развлечениях. Одним из главных улучшений стал экран, диагональ которого выросла с 11,5 до 12,1 дюйма. Это LCD-панель с высоким разрешением 2560 х 1600 пикселей (2,5K), частотой обновления 120 Гц, поддержкой Dolby Vision и HDR10. В режиме высокой яркости дисплей способен достигать 800 нит, что обеспечивает комфортное восприятие контента даже в хорошо освещенных помещениях. Благодаря этим характеристикам изображение становится более детализированным и плавным. Особое внимание производитель уделил звуку. Аудиосистема планшета теперь включает девять динамиков JBL с поддержкой Dolby A ...>>

Случайная новость из Архива Автомобиль поймет, что водитель разговаривает по мобильному телефону 19.08.2014 Ученые из университета в Санта-Катарине (Бразилия) создали автомобильное программно-аппаратное решение, которое позволяет распознать использование водителем за рулем мобильного телефона. Замысел бразильских исследователей состоит в использовании цифровой камеры, которая установлена в приборной панели. Распознав водителя, камера начинает запись видео, фокусируясь на лице, а также ушных областях, где может находиться рука с мобильным телефоном. Полученная картинка анализируется на предмет наличия пикселей, которые соответствуют цвету кожи человека. Система разделяет картинку на сегменты, выделяя голову и руки, после чего определяется соприкосновение данных частей тела и производится вычисление вероятности разговора по телефону. Созданный учеными алгоритм был проверен на пяти видеороликах, которые записали с разрешением 320х240 пк и частотой 15 кадр./с. Для проведения анализа система делила ролики на фрагменты длительностью по 3 с. В процессе испытаний программа смогла распознать водителя, который разговаривал по телефону, с эффективностью более 87%. Как признают исследователи, созданная ими система пока что несовершенна. К примеру, точность ее работы заметно снижается при попадании на лицо находящегося за рулем человека прямых солнечных лучей. Неизвестно также, как будет реагировать электроника на водителя, надевшего перчатки, и сможет ли она определить, что транспортное средство не двигается. Кроме того, пока что неясно, какую конкретно пользу принесет подобная разработка: будет ли она предупреждать водителя звуковым сигналом о том, что нужно прекратить пользоваться "мобильником" в процессе управления машиной, либо же сможет каким-то образом запрещать телефонные разговоры за рулем. Американские законодатели ранее предложили связать смартфон с бортовой системой автомобиля с целью отключения возможности отправки текстовых сообщений во время вождения, или оборудовать автомобиль специальными датчиками, который смогут определять, что водитель общается по телефону. Еще один метод борьбы с любителями поболтать за рулем по телефону, о котором уже сообщали СМИ, заключается в применении "автомобильного режима" (входящие звонки и текстовые сообщения поступают в фоновом режиме, чтобы не отвлекать водителя), в который мобильное устройство будет автоматически переводиться при его подключении к бортовой электронике транспортного средства.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026