无需手术植入的微型脑传感器数周后溶解
由水凝胶制成的大脑传感器足够小，可以用针头注射 Hanchuan Tang and Jianfeng Zang 可以用针头将微型传感器注入颅骨，帮助监测大脑健康状况，传感器会在数周内溶解。这些传感器已在动物身上进行了测试，未来有一天，它们可以成为微创人体植入物，用于监测创伤性脑损伤或癫痫等神经系统疾病。 “据我所知，这是第一个可用于监测体内状况而无需任何手术的无线传感器，” 朱尔斯·玛格达 犹他大学的研究人员，但他没有参与这项工作。 该传感器是一个宽 2 毫米的柔软水凝胶立方体，大约是米粒的宽度。 Jianfeng Zang 中国华中科技大学的张建军和他的同事在整个水凝胶中创建了间距精确的气柱，从而制成了结构化的“元凝胶”传感器。当将外部超声波源施加到传感器上时，通道会引导超声波的反射。传感器的形状会随着大脑中压力或温度等变化而发生微妙的变形，这些变化可以在反射的超声波中看到。 “不需要任何电线或电子设备，”Zang 说道。“这几乎就像是 Metagel 充当了一个微型声镜，可以根据环境改变其反射。” Zang 和他的同事们表明，当将 metagel 传感器注射到大鼠和猪的大脑中时，它可以测量压力、温度、pH 值和附近血管的流速。他们发现的结果与传统用于监测大脑健康的有线探头相当。他们的实验还发现，在四到五周内，metgel 会分解成相对无害的成分，例如水和二氧化碳。 要将这种传感器注入大脑，需要一根大直径的针头。Magda 说，这仍然会造成一些疼痛和不适。他还指出，需要验证溶解的凝胶是否无毒。 Zang 表示，实验中使用的大鼠在传感器植入和降解后几乎没有出现脑组织肿胀或免疫细胞积聚。但他表示，在开始人体临床试验之前，仍需要在大型动物身上进行长期测试，以证明 metagel 的性能可靠且安全。 主题： 大脑/ 医疗技术
巨型芯片让超级计算机大吃一惊
随着大型超级计算机 越来越大，总部位于加利福尼亚州桑尼维尔 大脑 采取了不同的方法。该公司没有将越来越多的 GPU 连接在一起，而是将尽可能多的处理器挤在一个 GPU 上 巨型晶圆. 主要优势在于 互连—通过将处理器连接在芯片上，形成晶圆级芯片 绕过 许多计算速度损失这些损失来自于许多 GPU 之间的相互通信，以及从内存中加载数据造成的损失。 飞速穿越分子世界 “想象一下，有一位裁缝，他可以在一周内做出一套西装，”Cerebras 首席执行官兼联合创始人 Andrew Feldman 说道。“他买下了隔壁的裁缝，她也可以在一周内做出一套西装，但他们无法合作。现在，他们一周可以做出两套西装。但他们无法在三天半内做出一套西装。” Feldman 认为，GPU 就像无法协同工作的裁缝，至少在分子动力学的一些问题上是如此。随着连接的 GPU 越来越多，它们可以同时模拟更多的原子，但却无法更快地模拟相同数量的原子。 大脑的 晶圆级引擎然而，其扩展方式却截然不同。由于芯片不受互连带宽的限制，它们可以快速通信，就像两个裁缝完美协作，在三天半内制作出一套西装一样。 “制造出具有合适特性、长寿命、足够强度且不会破裂的材料非常困难。” — 托马斯·奥佩尔斯特鲁普 (Tomas Oppelstrup)，劳伦斯利弗莫尔国家实验室 为了证明这一优势，该团队模拟了 80 万个原子相互作用，每次计算的时间间隔为飞秒。在他们的硬件上，每一步仅需几微秒即可计算完成。虽然这仍然比实际相互作用慢 9 个数量级，但它的速度也是 Frontier 超级计算机的 179 倍。这一成就有效地将一年的计算时间缩短到两天。 Oppelstrup 表示，这对于了解材料在极端条件下的长期稳定性特别有用。“当你建造在高温下运行的先进机器时，比如喷气发动机、核反应堆或用于发电的聚变反应堆，”他说，“你需要能够承受这些高温和恶劣环境的材料。制造具有合适特性、使用寿命长、强度高且不会破裂的材料非常困难。”Oppelstrup 表示，能够更长时间地模拟候选材料的行为对于材料设计和开发过程至关重要。 伊利亚·莎拉波夫Cerebras 首席工程师表示，公司期待将其晶圆级引擎的应用扩展到更大范围的问题，包括生物过程的分子动力学模拟以及汽车或飞机周围气流的模拟。 缩小大型语言模型 随着大型语言模型 (LLM) 变得越来越流行，使用它们的能源成本开始 掩盖培训成本—可能由 高达十倍 在一些估计中。Cerebras 产品营销总监 […]
无需手术植入的微型脑传感器数周后溶解
由水凝胶制成的大脑传感器足够小，可以用针头注射 Hanchuan Tang and Jianfeng Zang 可以用针头将微型传感器注入颅骨，帮助监测大脑健康状况，传感器会在数周内溶解。这些传感器已在动物身上进行了测试，未来有一天，它们可以成为微创人体植入物，用于监测创伤性脑损伤或癫痫等神经系统疾病。 “据我所知，这是第一个可用于监测体内状况而无需任何手术的无线传感器，” 朱尔斯·玛格达 犹他大学的研究人员，但他没有参与这项工作。 该传感器是一个宽 2 毫米的柔软水凝胶立方体，大约是米粒的宽度。 Jianfeng Zang 中国华中科技大学的张建军和他的同事在整个水凝胶中创建了间距精确的气柱，从而制成了结构化的“元凝胶”传感器。当将外部超声波源施加到传感器上时，通道会引导超声波的反射。传感器的形状会随着大脑中压力或温度等变化而发生微妙的变形，这些变化可以在反射的超声波中看到。 “不需要任何电线或电子设备，”Zang 说道。“这几乎就像是 Metagel 充当了一个微型声镜，可以根据环境改变其反射。” Zang 和他的同事们表明，当将 metagel 传感器注射到大鼠和猪的大脑中时，它可以测量压力、温度、pH 值和附近血管的流速。他们发现的结果与传统用于监测大脑健康的有线探头相当。他们的实验还发现，在四到五周内，metgel 会分解成相对无害的成分，例如水和二氧化碳。 要将这种传感器注入大脑，需要一根大直径的针头。Magda 说，这仍然会造成一些疼痛和不适。他还指出，需要验证溶解的凝胶是否无毒。 Zang 表示，实验中使用的大鼠在传感器植入和降解后几乎没有出现脑组织肿胀或免疫细胞积聚。但他表示，在开始人体临床试验之前，仍需要在大型动物身上进行长期测试，以证明 metagel 的性能可靠且安全。 主题： 大脑/ 医疗技术 1717698524 #无需手术植入的微型脑传感器数周后溶解 2024-06-05 16:00:04
Neuralink 表示其首个人体大脑植入物出现故障
埃隆·马斯克的大脑芯片初创公司周三表示，其首个植入物出现故障。 Neuralink 的脑机接口（BCI）于 1 月份被植入 29 岁患者诺兰·阿博 (Nolan Arbaugh) 的大脑中。 Arbaugh 旨在帮助瘫痪患者仅用意念控制外部技术。八年前因潜水事故导致肩膀以下瘫痪的 Arbaugh 正在参加 Neuralink 为期六年的试验，以测试该芯片的安全性。 Neuralink 表示，其脑机接口（BCI）出现故障，该接口使用电极和线程来收集有关大脑神经活动和运动的数据。 盖蒂图片社/iStockphoto Neuralink 的芯片包含 1,024 个电极，分布在 64 根比一根头发丝还要细的“线”上。 就在上个月，Neuralink 直播了 Arbaugh 的一段 9 分钟视频，展示了 BCI 技术的工作原理。 有人看到他在玩电子游戏，并解释说，他只是想象光标移动到他想要的地方，而且它确实移动了。 Neuralink 的芯片包含 1,024 个电极，分布在 64 根“线”（比人类头发丝还要细）上，这些电极被编程为收集有关大脑神经活动和运动意图的数据，并将这些数据发送到公司的计算机进行解码，将想法转化为行动。 然而，在令人震惊的视频发布后的几周内，“许多帖子从 [Arbaugh’s] Neuralink 在一份报告中表示： 博客文章 周三早些时候报道 华尔街日报。 因此，Neuralink 无法测量其电极和线系统的执行效率。 目前尚不清楚有多少线程发生故障。 一月份，29 岁的诺兰·阿博 (Nolan Arbaugh) 成为了 […]
大脑的发现揭示了成瘾问题
分享这个 文章 您可以在 Attribution 4.0 International 许可下自由分享本文。 新的研究揭示了小鼠不同类别奖励的神经处理，对于理解人类物质使用障碍具有潜在意义。 像吗啡和可卡因这样的药物从根本上扭曲了大脑的奖励系统——产生吸毒的冲动，同时使饮食的自然冲动失去平衡。 现在，研究人员首次确定了一种共同的奖励途径，可以作为重新安排这些基本优先事项的中心。 研究结果出现在 科学。 “我们几十年来就知道食物和药物等自然奖励可以激活同一大脑区域，”洛克菲勒大学教授杰弗里·F·弗里德曼说。 “但我们刚刚了解到，它们以截然不同的方式影响神经活动。 这里的一个重要结论是，成瘾药物对这些神经通路产生病理影响，这不同于饥饿时吃饭或口渴时喝一杯水的生理反应。” 伏隔核 (NAc) 位于前脑，参与处理食物、性、社交互动和成瘾物质的奖励和欲望。 NAc 与调节快乐和情绪的神经递质多巴胺和血清素密切合作，通过整合动机、强化和快乐来影响决策，从本质上鼓励动物反复追求通常感觉良好的活动。 “NAc 是一个关键节点，其中潜在的多巴胺感受神经元指导和完善动物的行为以实现其目标，”弗里德曼实验室的研究生 Bowen Tan 说。 “我们无法理解的是，反复接触药物如何破坏这些神经元，导致寻求药物的行为升级并偏离健康目标。” 为了回答这个问题，弗里德曼和谭与西奈山的埃里克·J·内斯特勒（Eric J. Nestler）合作，埃里克·内斯特勒是一位精神病学家，也是毒瘾和抑郁症的分子神经生物学专家。 他们一起向洛克菲勒的 Alipasha Vaziri 寻求帮助，以克服过去在该领域工作中遇到的技术限制。 Vaziri 实验室开发的大脑成像技术是唯一能够以高分辨率实时捕获大部分小鼠皮层的工具之一。 但在这种情况下，研究人员还需要能够记录大组织深度的神经元，以便以单细胞分辨率对 NAc 中的神经活动进行成像。 Vaziri 说：“加深我们对大脑内错综复杂的连接网络的理解需要尖端成像技术的创新，这些技术不仅可以捕获远处大脑区域的神经元活动，还可以捕获更深层区域的神经元活动。” 研究小组最终发现，可卡因和吗啡各自激活了特定的神经元子集，这些神经元也对小鼠 NAc 中的自然奖赏消耗做出反应。 可卡因和吗啡都会激活 NAc 中的 D1 中型多棘神经元（参与正强化和激励），而吗啡也激活 D2 中型多棘神经元（参与抑制或抑制对奖励刺激的反应）。 NAc 中的这种细胞类型特异性反应是出乎意料的。 “虽然药物和自然奖励都会激活一组重叠的中型刺神经元，但可卡因和吗啡各自激活不同的细胞类型。” 谭说。 “它们在 […]
老鼠神经元注射让没有嗅觉的老鼠嗅出饼干
小鼠大脑中的海马体含有一些大鼠细胞（红色） M. Khadeesh Imtiaz/哥伦比亚大学欧文医学中心 (CC BY-NC-ND) 在没有嗅觉的小鼠大脑中生长的大鼠细胞使它们获得了这种能力。 这是一个物种的有机体第一次通过另一个物种的感觉神经元来体验世界。 克里斯汀·鲍德温 纽约哥伦比亚大学和她的同事给老鼠注射了 干细胞 进入这些经过改造的小鼠的胚胎中。 一旦胚胎成为成年小鼠，研究人员就监测它们神经元的活动。 他们发现，这些动物具有感知气味的功能性神经通路，这些神经通路由大鼠和小鼠细胞组成，可以直接相互交流。 “这对人类健康来说是一个巨大的机会，我们可以更好地了解如何为人类制造细胞替代疗法，”鲍德温说。 “我们还可以在小鼠或大鼠中建立影响长寿生物体的疾病模型。” 大鼠细胞能够促进原本缺乏嗅觉的小鼠寻找食物，这一事实令人印象深刻，说 沃尔特·洛 在明尼苏达大学。 “现在，同样的事情是否会发生在更多不同的物种中还有待确定，但至少 [this study] 显示两个相对接近的物种正在发生的事情 [in evolutionary terms]，“ 他说。 主题： 2024-04-25 16:00:14 1714129832
老鼠神经元注射让没有嗅觉的老鼠嗅出饼干
小鼠大脑中的海马体含有一些大鼠细胞（红色） M. Khadeesh Imtiaz/哥伦比亚大学欧文医学中心 (CC BY-NC-ND) 在没有嗅觉的小鼠大脑中生长的大鼠细胞使它们获得了这种能力。 这是一个物种的有机体第一次通过另一个物种的感觉神经元来体验世界。 当一个物种的细胞在另一个物种的体内生长时，所产生的生物体被称为种间嵌合体。 这些以前曾被用于研究某些组织，例如在含有人类免疫系统细胞的小鼠中研究疾病反应。 但为其他组织（如神经组织）创造嵌合体则更为复杂。 德克萨斯大学西南医学中心的研究人员此前培育了带有部分大鼠大脑的小鼠。 现在，另一个研究小组证明，这种种间嵌合现象可以让小鼠在经过基因改造后缺乏嗅觉神经元，从而获得嗅觉能力。 克里斯汀·鲍德温 纽约哥伦比亚大学的她和她的同事将大鼠干细胞注入这些经过改造的小鼠的胚胎中。 一旦胚胎成为成年小鼠，研究人员就监测它们神经元的活动。 他们发现，这些动物具有感知气味的功能性神经通路，这些神经通路由大鼠和小鼠细胞组成，可以直接相互交流。 当研究人员通过让这些小鼠寻找隐藏的迷你奥利奥饼干来测试它们的嗅觉时，他们发现那些接受干细胞注射的小鼠能够轻松地找到食物，而与具有相同基因修饰的小鼠相比，这些小鼠能够轻松找到食物。不是嵌合体。 “这对人类健康来说是一个巨大的机会，我们可以更好地了解如何为人类制造细胞替代疗法，”鲍德温说。 “我们还可以在小鼠或大鼠中建立影响长寿生物体的疾病模型。” 大鼠细胞能够促进原本缺乏嗅觉的小鼠寻找食物，这一事实令人印象深刻，说 沃尔特·洛 在明尼苏达大学。 “现在，同样的事情是否会发生在更多不同的物种中还有待确定，但至少 [this study] 显示两个相对接近的物种正在发生的事情 [in evolutionary terms]，“ 他说。 主题：
Cerebras WSE-3：第三代人工智能超级芯片
加利福尼亚州桑尼维尔市人工智能超级计算机公司 大脑 表示其下一代晶圆级人工智能芯片可以在消耗相同电量的情况下实现上一代性能的两倍。 Wafer Scale Engine 3 (WSE-3) 包含 4 万亿个晶体管，由于使用了更新的芯片制造技术，比上一代增加了 50% 以上。 该公司表示将在新一代人工智能计算机中使用 WSE-3，这些计算机目前正在达拉斯的一个数据中心安装，形成一台能够执行 8 exaflops（每秒 80 亿次浮点运算）的超级计算机。 另外，Cerebras 与 高通 旨在将人工智能推理的价格和性能指标提高 10 倍。 该公司表示，CS-3 可以训练高达 24 万亿个参数的神经网络模型，是当今最大的法学硕士规模的 10 倍以上。 凭借 WSE-3，Cerebras 可以继续生产世界上最大的单芯片。 它呈正方形，边长为 21.5 厘米，几乎使用整个 300 毫米硅片来制造一个芯片。 芯片制造设备通常仅限于生产不超过约 800 平方毫米的硅芯片。 芯片制造商已经开始通过使用 3D集成等先进封装技术3D集成等先进封装技术 组合多个模具。 但即使在这些系统中， 晶体管 数量以百亿计。 像往常一样，如此大的芯片配备了一些令人惊叹的最高级功能。 晶体管 4万亿 平方毫米硅 46,225 人工智能核心 90万 […]
Neuralink 的第一个大脑植入物正在发挥作用。 埃隆·马斯克的透明度并不高
一些 Neuralink 竞争对手，例如 Precision Neuroscience，正在开发植入物 坐在大脑的顶部，或者以 Synchron 为例，这是一种类似支架的设备 插入血管并紧靠大脑。 这些设备的目的是让瘫痪的人通过读取神经元组生成的电模式来使用数字设备进行交流。 Neuralink 并没有完全保密运行——它已经 多年来对其技术进行现场直播演示 和 2019年发布白皮书——但一些研究人员表示，该公司的研究也不是最透明的。 （Neuralink 没有立即回应置评请求。） 据《连线》等报道称，Neuralink 的大脑植入物 可能给猴子带来了问题纽约大学的生物伦理学家阿瑟·卡普兰 (Arthur Caplan) 表示，该公司应该更愿意公开其研究。 “我认为你应该对你的主题说，‘我们的科学是可靠的’，这必须得到同行的证实，而不仅仅是由公司的持股人来证实，”他说。 “这里的道德义务是保护主体。” 需要明确的是，Neuralink 在法律上没有义务透露有关其人体和动物测试的详细信息。 FDA 确实要求药物试验的所有阶段都在 ClinicalTrials.gov 上列出，这是一个政府数据库，其中包括将参加研究的参与者人数、试验地点以及试验将评估的结果等信息。 但早期开发的医疗设备的可行性研究不必在该网站注册。 这些研究可能只包括几个主题。 关于 Neuralink 试验的大部分信息都来自 该公司去年秋天推出的小册子。 它说，如果人们因脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化症（ALS）而四肢瘫痪，并且年龄至少 22 岁，就有资格参加这项研究。 最初的研究涉及 18 个月内的多次临床就诊以及持续五年以上的长期随访。 据宣传册称，这项研究大约需要六年时间才能完成。 但卡普兰 和别的 认为公众应该获得更多有关该研究和参与者当前状况的信息。 “人们非常关心他们的大脑。 这对我们来说是最私人的事情，”Battelle 的技术研究员 Justin Sanchez 说道，Battelle 是俄亥俄州的一个非营利性研究组织，一直在进行人体 BCI […]
人工智能可以通过大脑扫描判断一个人的性别，准确率高达 90%
男性的大脑往往比女性的大脑大，这使得他们很难进行比较 谢尔盖·特里亚皮岑 / Alamy 男人和女人的大脑有那么不同吗？ 调查这个问题的一种新方法得出的结论是——但需要 人工智能 （AI）来区分它们。 我们是否可以衡量男性和女性之间的差异的问题 大脑 长期以来一直存在争议，之前的研究得出了相互矛盾的结果。 一个问题是，男性的大脑往往比女性稍大，这可能是因为他们通常有更大的身体，之前的一些研究比较了大脑不同小区域的大小 未能调整整体脑容量。 然而，即使这样做之前也没有得出明确的发现。 “一旦你校正了大脑的大小，结果就会变得相当不稳定，”说 维诺德·梅农 在加利福尼亚州斯坦福大学。 为了以不同的方式解决这个问题，梅农的团队使用了一种相对较新的方法，称为动态功能连接功能磁共振成像。 这包括记录人们躺在功能性核磁共振扫描仪中时的大脑活动，并跟踪不同区域的活动如何同步变化。 研究人员设计了一个人工智能来分析此类大脑扫描数据，并根据美国现有数据库“人类连接组计划”中约 1000 名年轻人的结果进行训练，告诉人工智能哪些人是男性，哪些是女性。 在这项分析中，大脑被分为 246 个不同的区域。 经过这个训练过程后，人工智能在区分来自同一 1000 名男性和女性的第二组大脑扫描数据时，准确率约为 90%。 更重要的是，人工智能在区分来自两个不同的大脑扫描数据集的男性和女性的大脑扫描方面同样有效，这是它以前从未见过的。 这两个人都由来自美国和德国的大约 200 名年龄相仿的人组成，年龄在 20 岁到 35 岁之间。 “我们提出的是一项更严格的研究，并对另一个样本进行了复制和推广，”梅农说。 训练或测试数据中没有人是跨性别者。 “他们在完全独立于人类连接组项目的样本中进行的复制让我对他们的结果更有信心，”说 卡米尔·威廉姆斯 在德克萨斯大学奥斯汀分校。 下一个问题是，在对更多的大脑扫描结果进行测试时，人工智能是否会同样准确。 “只有时间才能证明它与其他数据集的结果如何，”梅农说。 梅农说，如果得到证实，这些发现可能有助于我们理解某些医疗状况或神经多样性形式因性别而异的原因，例如抑郁、焦虑和 注意力缺陷多动障碍。 “如果我们不开发这些针对性别的模型，我们就会错过区分性别的关键因素 [for example]，患有自闭症的男性与对照男性以及患有自闭症的女性与对照女性，”梅农说。 主题： 2024-02-19 20:00:16 1708377372