Нейроморфный чип обнаруживает высокочастотные колебания
Нейроморфная инженерия – это новый многообещающий подход, устраняющий разрыв между искусственным и естественным интеллектом. Междисциплинарная исследовательская группа из Цюрихского университета, ETH Zurich и University Hospital Zurich использовала этот подход для разработки чипа на основе нейроморфной технологии, который надежно и точно распознает сложные биосигналы. Ученые смогли использовать эту технологию для успешного обнаружения ранее записанных высокочастотных колебаний (HFO).
Эти специфические волны, измеренные с помощью внутричерепной электроэнцефалограммы (иЭЭГ), оказались многообещающими биомаркерами для определения ткани мозга, вызывающей эпилептические припадки.
Сложный, компактный и энергоэффективный
Сначала исследователи разработали алгоритм, который обнаруживает HFO, моделируя естественную нейронную сеть мозга: крошечную так называемую нейронную сеть с импульсами (SNN).
Второй шаг включал реализацию SNN в аппаратном обеспечении размером с ноготь, которое принимает нейронные сигналы с помощью электродов и которое, в отличие от обычных компьютеров, является чрезвычайно энергоэффективным. Это делает возможными вычисления с очень высоким временным разрешением, не полагаясь на Интернет или облачные вычисления. «Наша конструкция позволяет нам распознавать пространственно-временные закономерности в биологических сигналах в реальном времени», – говорит Джакомо Индивери, профессор Института нейроинформатики UZH и ETH Zur-ich.
Измерение HFO в операционных и за пределами больниц
Теперь исследователи планируют использовать свои выводы для создания электронной системы, которая надежно распознает и отслеживает HFO в режиме реального времени.
При использовании в качестве дополнительного диагностического инструмента в операционных, система может улучшить результаты нейрохирургических вмешательств.
Однако это не единственная область, в которой распознавание HFO может сыграть важную роль. Долгосрочная цель команды – разработать устройство для мониторинга эпилепсии, которое можно было бы использовать за пределами больницы и которое позволило бы анализировать сигналы от большого количества электродов в течение нескольких недель или месяцев. «Мы хотим интегрировать в конструкцию беспроводную передачу данных с низким энергопотреблением – например, для подключения к мобильному телефону», – говорит Индивери.
Йоханнес Сарнтейн, нейрофизиолог из университетской больницы Цюриха, уточняет: «Портативный или имплантируемый чип, подобный этому, может определять периоды с более высокой или низкой частотой приступов, что позволит нам предлагать индивидуализированные лекарства.«Это исследование эпилепсии проводится в Цюрихском центре эпилептологии и хирургии эпилепсии, который проводится в рамках партнерства между Университетской больницей Цюриха, Швейцарской эпилептической клиникой и Университетской детской больницей Цюриха.