FYI – Implantul neuronal care „citește” mintea pacienților paralizați

De Ionuț Preda 20.07.2021

Un nou implant neuronal poate decoda cuvinte direct din creierul pacienților paralizați care nu pot vorbi, o altă nouă tehnologie ar putea converti semnalele neuronale în unele wireless, fără a necesita operație sau un implant, iar infecțiile virale ar putea fi contracarate cu „capcane” fabricate din propriul nostru ADN.

National Institute of Health

Primul implant care decodează cuvinte din semnale neuronale

O echipă de cercetători de la University of California din San Francisco a utilizat în premieră o neuroproteză care decodează semnalele neuronale ale unui pacient paralizat cu anartrie (pierderea capacității de a articula cuvinte, din cauza unei afecțiuni a sistemului nervos) și le afișează sub forma unor cuvinte sau chiar propoziții complete.

Experimentul a constat în implantarea unui sistem de electrozi în regiunea creierului care controlează articularea limbajului pacientului anonim. Ulterior, un algoritm de deep learning a înregistrat 22 de ore de sesiuni în care pacientul a încercat să articuleze cuvinte dintr-un vocabular prestabilit. Lista conținea 50 de cuvinte uzuale. Algoritmul a identifiat tiparele din activitatea electrică neuronală și le-a asociat fiecărui cuvânt.

Folosind aceste informații și o serie de modele computaționale și de limbaj natural, algoritmul a încercat să decodeze propoziții întregi exprimate de către pacient. Rata de de succes în identificarea cuvintelor individuale a fost de de aproximativ 75%.

Conform studiului, publicat în New England Journal of Medicine, pacientul a reușit să transmită prin intermediul interfeței, în medie, 15,2 cuvinte pe minut. Este un avans semnificativ față de neuroprotezele actuale folosite pentru pacienții cu anartrie. Acestea pot decoda doar literă cu literă semnale nervoase trimise către mâinile pacienților, atunci când aceștia încearcă să apese o tastă. Viteza acestor neuroproteze e de circa cinci cuvinte pe minut.

Neuralink fără implanturi sau operații

Cu alte vești bune despre potențiale implanturi neuronale a venit o altă echipă de la University of California, de data aceasta din Santa Clara, care a anunțat că a dezvoltat cu succes nanosenzori injectabili care pot trece de bariera sânge-creier și monitoriza activitatea neuronală, eliminând astfel nevoia unor operații sau implanturi.

Sistemul, denumit NeuroSWARM3, ar putea avea o multitudine de aplicații, de la monitorizarea semnelor timpurii ale bolilor neuronale la ajutarea interacțiunii dintre pacienți cu handicap fizic și interfețele unor tehnologii ajutătoare, precum exoscheleți medicali.

Nanosenzorii, de dimensiunea unor particule virale, vor putea converti semnalele electrice din creier în semnale optice, care pot fi citite și interpretate de senzori din afara corpului. Cercetătorii susțin că, în testele de laborator, sistemul a fost îndeajuns de specific pentru a putea detecta semnalul electric al neuronilor individuali.

Capcane pentru viruși construite din ADN

O echipă multidisciplinară de cercetători din Germania și SUA propune o soluție inovativă pentru tratarea infecțiilor virale acute: nanostructuri create din propriul nostru material genetic care pot încapsula virușii, făcându-i inofensivi.

Cercetătorii explică tehnologia, care se bazează pe tehnica ADN-ului origami – prin care materialul genetic poate fi manipulat pentru a crea structuri arbitrare la nivel nanoscopic –, într-un studiu publicat în Nature Materials. Structurile, care pot avea diverse forme pentru a „închide” cât mai eficient virusul vizat, conțin pe interior molecule de care patogenul se poate lega (precum anticorpii), și sunt tratate la exterior cu o combinație de substanțe care împiedică dizolvarea imediată a ADN-ului în organism.

Deocamdată, „capcanele de viruși” au fost testate cu succes împotriva hepatitei B și a unor adenoviruși în culturi celulare de laborator, scăzând cantitatea virală cu până la 80%. Iar autorii susțin că acest rezultat a fost obținut folosind doar cinci molecule de legare în interiorul capsulelor, iar creșterea numărului acestora ar putea oferi și rezultate mai bune.

Următoarea etapă este testarea tehnologiei pe cobai. În cazul unui succes, structurile genetice ar putea fi testate și în alte scopuri, de exemplu ca material purtător al antigenului din vaccin sau al ADN-ului sau ARN-ului din terapii genetice.

ALTE ȘTIRI DIN LUMEA ȘTIINȚEI

Telescopul Hubble și-a reluat cercetările

Vești bune din orbita planetei: telescopul spațial Hubble și-a reluat observațiile, după mai bine de o lună de pauză, cauzată de o problemă la un modul de memorie al computerului de bord.

Inginerii NASA au reușit să activeze computerul de rezervă al telescopului, care din 13 iunie funcționa în „safe mode” – un mod în care erau pornite doar sistemele esențiale ale lui Hubble, pentru efectuarea reparațiilor de la distanță. Telescopul și-a reluat observațiile pe 17 iulie, iar NASA a anunțat că activitățile care trebuiau să aibă în ultima lună vor fi reprogramate.

Capcane pentru originile razelor cosmice

O echipă de astrofizicieni de particule a început, săptămâna aceasta, să pună „capcane” în Groenlanda pentru a prinde unele dintre cele mai energetice particule cunoscute în univers. Mai exact, cu ajutorul a sute de antene radio plasate la suprafață și în subteran, cercetătorii vor să determine originea unor raze cosmice care se lovesc de atmosferă la viteze extreme.

Numite raze cosmice de energie ultra-înaltă (UHE), acestea au nuclee atomice grele, motiv pentru care câmpurile magnetice din spațiu le arcuiesc traiectoria. Astfel, punctul de origine al acestora nu poate stabilit cu precizie. .Se speculează, însă, că, atunci când aceste raze pleacă de la sursă, ele emană așa-numiții „neutrini cosmogenici”, particule care nu au o încărcătură electrică și care ar călători astfel către Pământ în linie dreaptă.

Problema principală este detectarea lor – neutrinii sunt de 100.000 de ori mai mici decât un electron și trec ușor prin orice tip de materie. Pentru a-i „prinde”, cercetătorii vor să se folosească de impactele rare pe care aceste particule le au cu atomi din stratul gheață din Groenlanda, care produc particule secundare cu încărcătură electrică care pot fi măsurate de antenele radio.

Prima specie de nevertebrate care poate distinge mișcarea biologică

Un studiu din PLOS Biology indică, pentru prima dată, o specie de nevertebrate care poate face distincția între obiecte animate și inanimate. Într-un experiment de laborator, Menemerus semilimbatus (cunoscuți sub numele de păianjeni săritori) au reacționat diferit la  o serie de stimuli de lumină. Stimulii oferă iluzia optică a diferite tipuri de mișcare sau de lipsă a acesteia, simulând, de exemplu, deplasarea altor păianjeni sau tipuri de mișcări aleatorii neasociate vreunei creatori biologice.

Nevertebratele au fost mult mai interesate de stimulii care nu simulau mișcările membrilor propriei specii. Observând mișcările necunoscute cu cu un set secundar de ochi care le oferă vedere periferică, insectele și-au întors ulterior tot corpul către acestea pentru a le studia cu setul principal de ochi, semnalând un comportament în care evaluează un potențial pericol. Până acum, capacitatea de a discerne mișcarea biologică era dovedită doar la specii vertebrate.

Rubrica FYI prezintă pe scurt descoperirile, studiile și știrile care au marcat lumea științifică în săptămâna precedentă.

Harta țărilor aflate în zone de risc epidemiologic

De
Comitetul Național pentru Situații de Urgență a actualizat lista țărilor aflate în zone de risc epidemiologic, valabilă începând cu 25 iulie. 

VIDEO Jeff Bezos a reușit să ajungă în spațiu cu o rachetă Blue Origin

De
Fondatorul Amazon Jeff Bezos a reușit, marți, să ajungă în spațiu cu o rachetă a propriei companii spațiale Blue Origin, în urma unui zbor care a durat aproximativ zece minute

FYI: Un nou material textil ar putea răci corpul cu cinci grade

De
Un nou material textil ar putea ajuta la răcirea corpului în zilele caniculare, un astronom amator a descoperit posibila lună cu numărul 80 al lui Jupiter, iar o altă lună, de data aceasta a lui Saturn, are concentrații de metan suspicios de mari, care îi fac pe cercetători să considere că ar putea susține microorganisme.

LIVE Richard Branson încearcă să ajungă în spațiu cu Virgin Galactic

De
Antreprenorul englez Richard Branson va încerca, duminică, să treacă de limita atmosferei terestre, ca parte a unui zbor-test cu un avion spațial al propriei companii Virgin Galactic, ce își propune pe viitor să ofere servicii de turism spațial.