Стимуляция гиппокампа при помощи нейросети. Новые методы восстановления функций мозга

Учёные из ННГУ имени Н.И. Лобачевского разработали нейроинтерфейс для моделирования и активации электрической активности гиппокампа. Эта технология может стать основой для создания нейропротезов, способных восстанавливать работу мозга при эпилепсии, деменции и болезни Альцгеймера.

В рамках продолжения работы по восстановлению функций головного мозга при нейродегенеративных заболеваниях, исследователи из ННГУ имени Н.И. Лобачевского создали нейроинтерфейс, который способен моделировать и запускать электрическую активность гиппокампа. Использование искусственных нейросигналов позволяет стимулировать процессы формирования памяти и обучаемости мозга. Эта технология стала первой в России, позволяющей восстанавливать активность гиппокампа.

«Эксперимент проводился на срезе мозга лабораторных животных in vitro. Мы записали множество сигналов в здоровом гиппокампе, загрузили эти данные в нейросеть и научили ИИ прогнозировать электрическую активность гиппокампа. Нам удалось воспроизвести сигналы, смоделированные нейросетью, в повреждённом участке мозга и ‘запустить’ нерабочий гиппокамп.»

• Альбина Лебедева, старший научный сотрудник НИИ нейронаук ННГУ

Система позволяет управлять параметрами нейросигналов, максимально точно повторяя поведение здорового мозга. Комплекс включает в себя нейросеть, специализированное программное обеспечение и плату с электродами для считывания и воспроизведения нейросигналов. Установка конвертирует цифровые нейросигналы, смоделированные ИИ, в стандартную электрическую активность мозга.

«Технология создана на платформе Arduino Uno. Нам удалось адаптировать и усовершенствовать код платформы для конвертации и передачи сигналов в гиппокамп. Разработка позволяет регулировать частоту, длительность, амплитуду и форму сигнала.»

• Иван Кипелкин, младший научный сотрудник НИИ нейронаук ННГУ

Для экспериментов in vivo в ННГУ создается установка по стимуляции гиппокампа лабораторных животных, оснащённая системой виртуальной реальности (VR). Животное будет перемещаться в виртуальном лабиринте, что позволит считывать и воспроизводить нейросигналы в режиме реального времени, донастраивая и совершенствуя нейроинтерфейс.

В будущем учёные планируют создать имплант-нейрочип для восстановления или улучшения работоспособности гиппокампа. В разработке нейроинтерфейса участвовали специалисты НИИ нейронаук и кафедры теории управления и динамики систем Института информационных технологий, математики и механики ННГУ. Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда и выполнены в рамках госзадания молодёжной научно-исследовательской лаборатории искусственного интеллекта и обработки больших данных.