Махса Шоаран из лаборатории интегрированных нейротехнологий Инженерной школы в сотрудничестве со Стефани Лакур из лаборатории мягких биоэлектронных интерфейсов разработали NeuralTree — замкнутую систему нейромодуляции на чипе, которая может обнаруживать и облегчать симптомы заболеваний. Благодаря 256-канальной сенсорной матрице высокого разрешения и энергоэффективному процессору машинного обучения система может извлекать и классифицировать широкий набор биомаркеров из данных пациентов и животных моделей заболеваний in-vivo, что приводит к высокой степени точности в предсказании симптомов.
Результаты работы были представлены на Международной конференции по твердотельным схемам IEEE 2022 года и опубликованы в журнале IEEE Journal of Solid-State Circuits, флагманском журнале сообщества интегральных схем. Эффективность, масштабируемость и универсальностьNeuralTree функционирует путем извлечения из мозговых волн нейронных биомаркеров — паттернов электрических сигналов, которые, как известно, связаны с определенными неврологическими расстройствами. Затем прибор классифицирует сигналы и определяет, предвещают ли они надвигающийся эпилептический припадок или, например, паркинсоновский тремор. Если симптом обнаружен, то нейростимулятор, также расположенный на чипе, активируется и посылает электрический импульс для его блокировки. Шоаран объясняет, что уникальный дизайн NeuralTree обеспечивает системе беспрецедентную эффективность и универсальность по сравнению с современными разработками. Чип имеет 256 входных каналов, по сравнению с 32 для предыдущих встроенных устройств машинного обучения, что позволяет обрабатывать больше данных. Эффективный по площади дизайн чипа означает, что он также очень мал (3,48 мм2), что дает ему большой потенциал для масштабирования на большее количество каналов. Интеграция алгоритма обучения «energy-aware», который ограничивает функции, потребляющие много энергии, также делает NeuralTree очень энергоэффективным. В дополнение к этим преимуществам система может обнаруживать более широкий спектр симптомов, чем другие устройства, которые до сих пор были сосредоточены в основном на обнаружении эпилептических припадков. Алгоритм машинного обучения чипа был натренирован на массивах данных пациентов с эпилепсией и болезнью Паркинсона и точно классифицировал предварительно записанные нейронные сигналы из обеих категорий.
Самообновляющиеся алгоритмыШоаран стремится сделать нейроинтерфейсы более интеллектуальными, чтобы обеспечить эффективный контроль заболеваний, и уже предвкушает дальнейшие инновации.
В качестве следующего шага автор заинтересована в обеспечении возможности обновления алгоритмов на кристалле, чтобы идти в ногу с эволюцией нейронных сигналов.
30.01.2023 |
Здоровье
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм | |
В исследовании, проведенном в Лестере и&n... |
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека | |
Чуткие носы собак способны распознать ранние п... |
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий | |
Исследователи из Университета Макмастера ... |
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых | |
Воздействие табака до рождения и нач... |
JAAD: Новый метод может помочь дифференцировать два кожных заболевания | |
Два редких кожных заболевания с похожими ... |
CM: «Все болезни от головы!»: возрастное изменение нейронов вызывает ожирение | |
Исследователи из Университета Нагоя и&nbs... |
Cancer: Риск развития рака зависит от метаболического синдрома | |
Новое исследование показывает, что люди с... |
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста | |
Мигрирующие нейроны обладают конусом роста, ко... |
Cell: Открыта новая роль нейтрофилов в борьбе с раком | |
В исследовании, опубликованном в журнале ... |
Nature Communications: Обнаружен ген, способный защитить от мышечной дистрофии | |
Определенный ген может играть ключевую ро... |
ИИ подтвердил связь между курением во время беременности и СДВГ у потомства | |
Хотя в ряде исследований курение во ... |
Frontiers in Tropical Diseases: Создана защитная краска от переносчиков инфекций | |
Малярия и другие заболевания, вызванные п... |
3D-печатная кожа заживляет раны и содержит прекурсоры волосяных фолликулов | |
Жировая ткань — это ключ к&nbs... |
Открыта молекула РНК, которая помогает предотвратить ошибки при репликации ДНК | |
Исследователи из Университета Наварры обн... |
IEEE: Экзоскелет поможет перенесшим инсульт вернуться к нормальной жизни | |
Портативное роботизированное устройство, котор... |
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний | |
Новое исследование, проведенное группой ученых... |
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров | |
Пульсоксиметры — один из самых... |
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть | |
Основываясь на десятилетних наблюдениях з... |
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы | |
В журнале Aging была опубликована новая научна... |
GBE: Молодость отца не гарантирует отсутствие нарушения развития у потомства | |
Новая статья в журнале Genome Biology and... |
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии | |
Ученые из City of Hope, одной из кру... |
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц | |
Группа педиатрических клиницистов из Mass... |
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить | |
Новая статья в журнале Nicotine & Tob... |
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни | |
Нервная анорексия поражает как мужчин, та... |
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона | |
Дофамин, химический посыльный в мозге, из... |
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки | |
Как кишечник, длина которого может составлять ... |
Cell: Выяснилось, почему из-за конфет и жвачки без сахара бывают газы | |
Исследователи из Калифорнийского универси... |
Nature: Открыты ключевые гены, связанные с повреждением ДНК и болезнями | |
Более ста ключевых генов, связанных с&nbs... |
JAMA Network Open: Терапия запахом может помочь людям с депрессией вспомнить все | |
Ощущение знакомого запаха может помочь людям, ... |
ИВЛ может травмировать менее эластичные легкие недоношенных | |
Многие недоношенные дети нуждаются в меха... |