Новости

Aug 18, 2023

Носимый, легкий

Ученые и инженеры получают грант на развитие малого бизнеса. Тамара Бхандари • 25 мая 2023 г. Целью портативной технологии визуализации мозга является выяснение того, как мозг работает в естественных, реалистичных ситуациях.

Ученые и инженеры получили грант на развитие малого бизнеса

Автор: Тамара Бхандари • 25 мая 2023 г.

Носимая технология визуализации мозга направлена ​​на то, чтобы показать, как мозг работает в естественных, реалистичных ситуациях. Преподаватели Вашингтонского университета в Сент-Луисе (слева направо) Джозеф П. Калвер, доктор философии (держит часть прототипа устройства формирования изображений), Джейсон Тробо, доктор философии, Эд Рихтер и Адам Эггебрехт, доктор философии (не на фото) получили Грант Национального института здравоохранения США на разработку и коммерциализацию устройства для визуализации мозга, использующего светодиоды для измерения активности мозга.

Чтобы выяснить, что происходит в головах людей, обычно требуется огромное дорогостоящее оборудование и волонтеры, готовые часами выполнять повторяющиеся задачи, лежа внутри узкой металлической трубки. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе работают над альтернативой. Они разрабатывают кепку, которую можно будет носить при обычном движении и которая будет генерировать с помощью силы света изображения мозга в действии с высоким разрешением. Проект поддерживается грантом на передачу технологий малому бизнесу от Национальных институтов здравоохранения (NIH).

«Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) является золотым стандартом для визуализации функций мозга, но фМРТ очень громкая и очень сковывающая, и это ограничивает ваши возможности», — сказал Джозеф П. Калвер, доктор философии, профессор радиологии Шервудского университета Мура. Медицинский факультет Института радиологии Маллинкродта (МИР) и главный изобретатель этой технологии. «Носимая технология визуализации мозга позволит нам изучить, как области мозга работают вместе для решения конкретных задач и управления поведением в естественных условиях».

Калвер начал разработку первого прибора диффузной оптической томографии (HD-DOT) для визуализации мозга в 2005 году. В этом методе используются светодиодные источники, которые излучают инфракрасный свет снаружи головы, в сочетании с детекторами, которые измеряют свет, выходящий обратно. Сигналы, собираемые каждой парой источник-детектор, содержат информацию о локальном мозговом кровотоке. Разместив множество источников и детекторов в виде переплетенного массива высокой плотности вокруг головы, исследователи могут составить карту динамики крови — показателя мозговой активности — по всему мозгу. Недавно Калвер и его коллеги продемонстрировали, что они могут использовать крышку HD-DOT для обнаружения сигналов мозга, а затем декодировать их, чтобы выяснить, что видит человек.

Гранты на передачу технологий малому бизнесу предназначены для того, чтобы помочь малому бизнесу вывести на рынок академические инновации в сотрудничестве с исследовательскими институтами. Этот грант был присужден EsperImage, стартапу Вашингтонского университета, основанному Калвером вместе с Адамом Эггебрехтом, доктором философии, доцентом радиологии в МИР, Джейсоном Тробо, доктором наук, и Эдом Рихтером, профессорами практики в области электротехники и системной инженерии в МакКелви. Инженерная школа. Эти четверо работали вместе над технологией HD-DOT более десяти лет.

Исследователи рассматривают кепку как исследовательский инструмент для когнитивных нейробиологов. Такие ученые изучают, как активность мозга, измеряемая системами нейровизуализации, связана со сложным когнитивным функционированием мозга. Например, ученые могли бы использовать такую ​​кепку для изображения мозга детей, когда они свободно разговаривают и взаимодействуют со своими опекунами. Это поможет нам узнать больше о том, как развиваются языковые сети в мозге и способствуют нормальному или ненормальному овладению языком.

Устройства HD-DOT первого поколения весят сотни фунтов. Участник сидел на фиксированном стуле и носил гарнитуру, привязанную к блоку электроники размером с комод. Текущий прототип весит 8 фунтов плюс источник питания, который помещается в рюкзак. Цель состоит в том, чтобы снизить вес кепки до 4 фунтов, что соответствует весу футбольного шлема.

Рабочая конструкция предполагает использование кепки, усеянной 288 оптическими датчиками, известными как оптоды, в форме маленьких коробочек медного цвета размером с большой палец взрослого человека. Каждый оптод содержит источник света, детектор и восемь крошечных плат, которые вместе функционируют как миниатюрный компьютер. В общей сложности 72 миникомпьютера подключены к цифровой сети через шапку, а их коллективные данные передаются по Wi-Fi на центральный компьютер, который собирает, анализирует и отображает данные.