Connect with us

Horoscopo

Suprimir los síntomas: un neurochip para controlar los trastornos cerebrales

Published

on

Suprimir los síntomas: un neurochip para controlar los trastornos cerebrales

NeuralTree. Crédito: Alain Herzog

Los investigadores de la EPFL han combinado los campos del diseño de chips de bajo consumo,[{» attribute=»»>machine learning algorithms, and soft implantable electrodes to create a neural interface capable of identifying and mitigating symptoms of various neurological disorders.

Mahsa Shoaran, from the Integrated Neurotechnologies Laboratory in the School of Engineering, worked together with Stéphanie Lacour from the Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces to create NeuralTree, a closed-loop neuromodulation system-on-chip that is capable of detecting and alleviating symptoms of disease.

The system boasts a 256-channel high-resolution sensing array and an energy-efficient machine learning processor, enabling it to effectively extract and categorize a wide range of biomarkers from real patient data and in-vivo animal models of disease. This results in a high level of accuracy in symptom prediction.

“NeuralTree benefits from the accuracy of a neural network and the hardware efficiency of a decision tree algorithm,” Shoaran says. “It’s the first time we’ve been able to integrate such a complex, yet energy-efficient neural interface for binary classification tasks, such as seizure or tremor detection, as well as multi-class tasks such as finger movement classification for neuroprosthetic applications.”

Their results were presented at the 2022 IEEE International Solid-State Circuits Conference and published in the IEEE Journal of Solid-State Circuits, the flagship journal of the integrated circuits community.

Efficiency, scalability, and versatility

NeuralTree functions by extracting neural biomarkers – patterns of electrical signals known to be associated with certain neurological disorders – from brain waves. It then classifies the signals and indicates whether they herald an impending epileptic seizure or Parkinsonian tremor, for example. If a symptom is detected, a neurostimulator – also located on the chip – is activated, sending an electrical pulse to block it.

Shoaran explains that NeuralTree’s unique design gives the system an unprecedented degree of efficiency and versatility compared to the state-of-the-art. The chip boasts 256 input channels, compared to 32 for previous machine-learning-embedded devices, allowing more high-resolution data to be processed on the implant. The chip’s area-efficient design means that it is also extremely small (3.48mm2), giving it great potential for scalability to more channels. The integration of an ‘energy-aware’ learning algorithm – which penalizes features that consume a lot of power – also makes NeuralTree highly energy efficient.

In addition to these advantages, the system can detect a broader range of symptoms than other devices, which until now have focused primarily on epileptic seizure detection. The chip’s machine learning algorithm was trained on datasets from both epilepsy and Parkinson’s disease patients and accurately classified pre-recorded neural signals from both categories.

“To the best of our knowledge, this is the first demonstration of Parkinsonian tremor detection with an on-chip classifier,” Shoaran says.

Self-updating algorithms

Shoaran is passionate about making neural interfaces more intelligent to enable more effective disease control, and she is already looking ahead to further innovations.

“Eventually, we can use neural interfaces for many different disorders, and we need algorithmic ideas and advances in chip design to make this happen. This work is very interdisciplinary, and so it also requires collaborating with labs like the Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces, which can develop state-of-the-art neural electrodes or labs with access to high-quality patient data.”

As a next step, she is interested in enabling on-chip algorithmic updates to keep up with the evolution of neural signals.

“Neural signals change, and so over time, the performance of a neural interface will decline. We are always trying to make algorithms more accurate and reliable, and one way to do that would be to enable on-chip updates or algorithms that can update themselves.”

References: “NeuralTree: A 256-Channel 0.227-μJ/Class Versatile Neural Activity Classification and Closed-Loop Neuromodulation SoC” by Uisub Shin, Cong Ding, Bingzhao Zhu, Yashwanth Vyza, Alix Trouillet, Emilie C. M. Revol, Stéphanie P. Lacour and Mahsa Shoaran, 29 September 2022, IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC).
DOI: 10.1109/JSSC.2022.3204508

“A 256-Channel 0.227µJ/class Versatile Brain Activity Classification and Closed-Loop Neuromodulation SoC with 0.004mm2-1.51 µW/channel Fast-Settling Highly Multiplexed Mixed-Signal Front-End” by Uisub Shin, Laxmeesha Somappa, Cong Ding, Yashwanth Vyza, Bingzhao Zhu, Alix Trouillet, Stephanie P. Lacour and Mahsa Shoaran, 17 March 2022, IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC).
DOI: 10.1109/ISSCC42614.2022.9731776

READ  Un estudio de Yale vincula las actitudes positivas con la restauración cognitiva

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

Enterrada en la Nebulosa Pata de Gato se encuentra una de las moléculas espaciales más grandes jamás observadas.

Published

on

Enterrada en la Nebulosa Pata de Gato se encuentra una de las moléculas espaciales más grandes jamás observadas.

Los científicos han descubierto una molécula espacial previamente desconocida mientras investigaban una región relativamente cercana de intenso nacimiento estelar, un punto cósmico a unos 5.550 años luz de distancia. Es parte de la Nebulosa Pata de Gato, también conocida como NGC 6334.

El equipo, dirigido por el estudiante graduado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Zachary Fried, examinó una sección de la nebulosa conocida como NGC 6334I con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Esto reveló la presencia de una molécula compleja conocida como 2-metoxietanol, que nunca antes se había observado en el mundo natural, aunque sus propiedades habían sido simuladas en laboratorios en la Tierra.

Continue Reading

Horoscopo

La misión ClearSpace-1 cambia de objetivo en respuesta a una colisión de desechos espaciales

Published

on

La misión ClearSpace-1 cambia de objetivo en respuesta a una colisión de desechos espaciales

Imagen artística de Proba-1 en órbita ©ClearSpace

La misión de eliminación de desechos ClearSpace-1 cambió de objetivo después de detectar una colisión de desechos espaciales del objetivo con desechos imposibles de rastrear. Empresa de eliminación de desechos espaciales Espacio libre anunció la decisión el 24 de abril.

ClearSpace avanzó a la siguiente etapa de la misión ClearSpace-1 después de una revisión técnica y programática con el Agencia Espacial Europea (ESA). El objetivo de escombros se ha modificado para ajustar los requisitos de la misión, simplificar la estructura de su equipo industrial y reducir el riesgo.

Ahora se espera que la nueva misión ClearSpace-1 se encuentre con PROBA-1, una nave espacial de la ESA con capacidades totalmente autónomas que capturará y realizará una maniobra de disminución del perigeo en el veterano satélite espacial de 20 años. La misión utilizará un mecanismo de captura de cuatro brazos para agarrar el satélite cliente y luego reingresar de manera segura a la atmósfera de la Tierra, donde se quemará.

El objetivo inicial de la misión, un adaptador de carga útil VESPA que quedó en órbita durante el lanzamiento de Vega en 2013, era golpeado por otros desechos espaciales el año pasado.

La ESA ha permitido continuar con la fase preparatoria que será ejecutada por un consorcio liderado por la empresa alemana OHB SE, que suministrará el bus satélite y se encargará de la integración y lanzamiento del sistema. ClearSpace proporcionará liderazgo técnico en operaciones de proximidad y captura.

«Nos sentimos honrados de colaborar con OHB y permanecer a la vanguardia del servicio en órbita con la misión ClearSpace-1», dijo Luc Piguet, director ejecutivo de ClearSpace.

READ  El astronauta de los Emiratos Árabes Unidos en la misión SpaceX Crew-6 pasará el Ramadán en el espacio

Continue Reading

Horoscopo

Observe cómo el Sol retira brevemente la cola del cometa del diablo

Published

on

Observe cómo el Sol retira brevemente la cola del cometa del diablo

La nave espacial STEREO A de la NASA detectó una poderosa llamarada solar arrancando la cola del cometa Pons-Brooks, aunque rápidamente volvió a crecer. Esta no es la primera vez que STEREO A ve al Sol jugando con una bola de nieve sucia como esta, pero las imágenes son particularmente dramáticas.

Las colas de los cometas son cosas tenues que se crean cuando el viento solar empuja el gas y el polvo liberados por la sublimación del hielo lejos de la cabeza del cometa. No hace falta mucho para molestarlos; A veces se ven cometas con dos colas, una de gas y otra de polvo, apuntando en direcciones algo diferentes, siendo la cola de gas particularmente sensible a las condiciones.

Cuando las erupciones solares generan eyecciones de masa coronal (CME) desde la superficie del Sol, las partículas expulsadas pueden afectar las colas de los cometas, y la nave espacial STEREO, que rastrea las tormentas solares, ha detectado esto con frecuencia. Véase, por ejemplo, este caso de 2013 en el que se pudieron ver dos cometas en el mismo campo visual, uno de ellos moviendo la cola como un renacuajo o un espermatozoide congelado pero particularmente decidido.

Una eyección de masa coronal en 2013 que logró impactar a dos cometas a la vez, como muestra STEREO.

Crédito de la imagen: Karl Battams/NASA/STEREO/CIOC

La nave espacial STEREO no sólo observa las colas de los cometas por diversión. Me gusta su sitio web Observaciones«El uso de colas de cometas como trazadores puede proporcionar datos valiosos sobre las condiciones del viento solar cerca del Sol».

READ  Los datos del Hubble muestran que 'algo extraño' está pasando

Como sugiere su nombre, las naves espaciales STEREO fueron diseñadas para proporcionar vistas duales de la actividad solar, una con una órbita unas semanas más corta que la de la Tierra y la otra un poco más larga. La línea de base generalmente larga entre ellos le dio a la NASA una visión sin precedentes de la actividad solar durante una década, pero se perdió el contacto con STEREO B en 2016, e incluso una vez recuperado, los intentos de restaurarlo han fracasado.

STEREO A siguió funcionando, incluso si el acrónimo ahora es inexacto. Su nombre completo es Observatorio A de Relaciones Solar-Terrestres y continúa ayudando a los astrónomos a comprender cómo la variabilidad del Sol afecta a la Tierra. Como muestran estas imágenes, lo mismo ocurre con otros componentes del sistema solar.

El 12 de abril, STEREO A detectó un importante despegue de CME desde el Sol. Este evento se alejaba casi directamente de la Tierra, por lo que no provocó ninguna aurora aquí, aunque ocurrió otra aproximadamente al mismo tiempo. cielo iluminado sobre Tasmania. Pero una semana después, Spaceweather.com se dio cuenta el efecto que tuvo el evento sobre el cometa Pons-Brooks. En lenguaje astronómico, se trató de un «evento de desconexión» en el que la fuerza añadida del viento solar provocó que la cola del núcleo del cometa se rompiera y partiera como la bandera de Rohan hacia el espacio. Las dos torres.

El efecto fue tan fuerte en parte porque la CME era muy poderosa, pero también porque Pons-Brooks estaba a 120 millones de kilómetros (75 millones de millas) del Sol, o el 80 por ciento de la distancia de la Tierra. Aunque desde la perspectiva de STEREO A el cometa parece casi chocar con Júpiter, el planeta gigante estaba casi mil millones de kilómetros (620 millones de millas) más lejos y apenas se habría visto afectado.

READ  Incluso el COVID leve en los jóvenes a menudo conduce a síntomas a largo plazo, encuentra un estudio

Pons-Brooks no ha estado exactamente a la altura de su apodo últimamente. Se le puso la etiqueta de «Cometa del Diablo» porque durante su paso explotó varias veces (como en visitas anteriores) y algunas de ellas produjeron lo que parecían cuernos del diablo. Desafortunadamente, las explosiones se detuvieron justo cuando podrían haber permitido que más personas vieran el cometa. Es particularmente desafortunado que ninguna coincidiera con esta CME; imaginen una erupción que se lleva algo mucho más brillante y complejo.

La buena noticia es que, si bien los cometas a menudo se comparan con los gatos, en lo que respecta a sus colas, se parecen más a eslizones, que pueden perder sus apéndices y volver a crecer.

Continue Reading

Trending