物理科技生物学-PHYICA

无线网络通过互联网远程控制大脑回路

医学研究 2022-06-21 21:55:10

Credit: Pixabay/CC0公共领域 一项新的研究表明,研究人员可以通过互联网同时和独立地远程控制许多动物的大脑回路

科学家们认为,这项新开发的技术可以加快大脑研究和各种神经科学研究,以揭示基本的大脑功能以及各种神经精神和神经疾病的基础

圣路易斯华盛顿大学凯思特多学科研究团队

路易斯和科罗拉多大学博尔德分校创建了一个无线生态系统,拥有自己的无线植入设备和物联网(IoT)基础设施,能够通过互联网进行高通量神经科学实验

这项创新技术可以让科学家操纵世界各地动物的大脑

这项研究发表在11月25日的《自然生物医学工程》杂志上 “这项新颖的技术具有高度的通用性和适应性

它可以实时或以预定的方式远程控制许多神经植入物和实验室工具,而无需直接的人类交互,”KAIST电气工程学院的Jae-Woong Jeong教授说,他也是这项研究的资深作者

“这些与物联网技术相结合的无线神经设备和设备在科学和医学领域有着巨大的潜力

" 无线生态系统只需要一台售价不到45美元的微型计算机,它可以连接到互联网,并使用物联网控制模块与无线多功能大脑探头或其他类型的传统实验室设备进行通信

通过将独特的物联网硬件和软件的多功能性和模块化结构最佳地集成在一个生态系统中,这种无线技术提供了以前单一独立技术无法展示的新应用

这包括但不限于最低限度的硬件、全局远程访问、选择性和计划的实验、可定制的自动化以及高吞吐量的可扩展性

“只要研究人员能够访问互联网,他们就能够随时随地触发、定制、停止、验证和存储大型实验的结果

他们可以在部署在多个国家的动物身上远程进行大规模的神经科学实验。”

Raza Qazi,KAIST和科罗拉多大学博尔德分校的研究员

“该系统的低成本使其易于采用,并能进一步推动许多实验室的创新,”Dr

卡齐补充道

这种物联网神经技术的一个显著优势是它能够在全球范围内大规模部署,因为它具有最小的硬件、低安装成本、易用性和可定制的多功能性

世界各地的科学家可以在现有实验室内以最小的预算顾虑快速实施这项技术,以实现全球远程访问、可扩展的实验自动化或两者兼而有之,从而有可能减少解决各种神经科学挑战所需的时间,例如与棘手的神经疾病相关的挑战

这项研究的另一位资深作者,来自圣路易斯华盛顿大学麻醉科和临床药理学中心的乔丹·麦考尔教授

路易斯说,这项技术有可能改变基础神经科学研究的方式

“当试图理解哺乳动物大脑如何工作时,最大的限制之一是我们必须在非自然条件下研究这些功能

这项技术使我们离进行重要研究更近了一步,而不需要与研究对象进行直接的人类互动

" 远程安排实验的能力朝着自动化这些类型的实验发展

博士;医生

凯尔·帕克,华盛顿大学的讲师

路易和这项研究的另一位主要作者补充说,“这种实验自动化可以通过减少各种实验者引入的可变性,潜在地帮助我们减少生物医学研究中使用的动物数量

这一点尤其重要,因为我们在道德上必须寻求能够实现这种减少的研究设计

" 研究人员认为,这种无线技术可能会为许多应用打开新的机会,包括大脑研究、制药和远程医疗,以远程治疗大脑和其他器官的疾病

当许多实验室需要关闭时,这种远程自动化技术可能会变得更有价值,比如在新冠肺炎疫情高峰时期

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