Разработка технологии распознавания управляющих когнитивных команд головного мозга посредством имплантируемых клеточных нейроинтерфейсов

Постановка задачи

Целью предлагаемого проекта является разработка и создание алгоритмов и программного обеспечения для преобразования импульсной активности нейронов от регистрирующего устройства, имплантируемого в головной мозг, в целевые команды, управляющие внешним устройством.

Устройства, созданные на основе данных технологий, позволят осуществлять взаимодействие между человеком и машиной для восполнения утраченных двигательных навыков больным людям и увеличения сенсорных и двигательных способностей здоровых.

В выполнение данного проекта индустриальный партнер должен вложить не менее 11 млн. руб. средств собственной прибыли или заемных денежных средств, что составляет 10 % от общей стоимости проекта.

Ожидаемый эффект

Данная разработка является основой для развития технологий, которые позволят интегрировать головной мозг человека с механическими, электронными и виртуальными устройствами. В результате использования конечных продуктов данных технологий появится возможность приобретения свободы подвижности не только людям, получившим травмы и увечья в результате несчастных случаев и боевых действий, но также и тем пациентам, кто страдает от  бокового амиотрофического склероза, болезни Паркинсона и других заболеваний, при которых поражается двигательная функция конечностей и больной не в состоянии частично или полностью двигать рукой, совершать пальцами рук хватательные движения, передвигаться и говорить.

Индустриальный партнер

  • ООО "Вортэкс БИО" www.vortexbio.ru (г. Калининград), наукоемкое производство, оборот в 2014 году -- 3 млн. руб.

Публикации

  •  Bensmaia SJ, Miller LE. (2014) Restoring sensorimotor function through intracortical interfaces: progress and looming challenges. Nat Rev Neurosci. 15(5):313-25. IF 31,376
  • Arduin P, et al. (2013). “Master” neurons induced by operant conditioning in rat motor cortex during a brain-machine interface task. J. Neurosci. 33, 8308–8320. IF 6,747
  • Engelhard B, et al. (2013). Inducing gamma oscillations and precise spike synchrony by operant conditioning via brain-machine interface. Neuron 77, 361–375. IF 16.485
  • Koralek AC, et al. (2012). Corticostriatal plasticity is necessary for learning intentional neuroprosthetic skills. Nature 483, 331–335. IF 42,351
  • Cerf M, et al. (2010). On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons. Nature 467, 1104–1108. IF 42,351

    Mean IF 27,862

Кто может участвовать в конкурсе?

ФГАОУ ВПО "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта"(Касымов В.А., к.биол.н., зав. лаб. геномных и протеомных исследований, ср. импакт 4.45)

  • Kazymov V; Marina N; Singer M; Gourine AV (2013) Peripheral Neural Detection of Danger-Associated and Pathogen- Associated Molecular Patterns. Critical care medicine. 41(6). P.247 IF 6.147
  • Marina N; Tang FG; Figueiredo M; Mastitskaya S; Kasimov V; Mohamed-Ali V; Roloff E; Teschemacher AG; Gourine AV; Kasparov S (2013) Purinergic signalling in the rostral ventrolateral medulla controls sympathetic drive and contributes to the progression of heart failure following myocardial infarction in rats. Basic research in cardiology. 108 (1). P.317. IF 5.955
  • Marina N., Tang FG., Figueiredo M., Mastitskaya S., Kasimov V., Mohamed-Ali V., Gourine AV., Kasparov S (2013) Purinergic signalling in the rostral ventro-lateral medulla controls sympathetic drive and contributes to the progression of heart failure in rats. Journal of physiological sciences. 63. P. S237. IF 1.248

НИЦ «Курчатовский институт» (Анохин К.В., член-корр. РАН, д.м.н., проф., зав. отд. нейронаук, ср. импакт 3,995)

  • Doronina-Amitonova LV, et al. (2010) Fiber-optic probes for iv vivo depth-resolves neuron-activity mapping. Journal of Biophotonics. 3 (10-11): 660–669. IF 3.856
  • Doronina-Amitonova LV, et al. (2013) Implantable fiber-optic interface for parallel multisite long-term optical dynamic brain interrogation in freely moving mice. Scientific reports, 3: 3265. IF 5.078
  • Lanin AA, et al. (2012) Air-guided photonic-crystal-fiber pulse-compression delivery of multimegawatt femtosecond laser output for nonlinear-optical imaging and neurosurgery. Applied Physics Letters. 100 (4): 101-104. IF 3.515
  • Svarnik O., Bulava A., Alexandrov Y. (2013) Expression of c-fos in the rat retrosplenial cortex during instrumen-tal re-learning of appetitive bar-pressing depends on the number of stages of previous training. Front Behav Neurosci. doi: 10.3389/fnbeh.2013.00078. IF 4.2
  • Svarnik O.E., Alexandrov Yu.I., Gavrilov V.V., Grinchenko Yu.V., Anokhin K.V. (2005) Fos expression and task-related neuronal activity in rat cerebral cortex after instrumental learning. Neuroscience. Т. 136. № 1. С. 33-42. IF 3.327

2. Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Бондарь И.В., д.б.н., зав. лаб. Физиологии сенсорных систем, ср. импакт 22,94)

  • Bondar I.V., Leopold D.A., Richmond B.J., Victor J.D., Logothetis N.K. (2009) Long-term stability of visual pat-tern selective responses of monkey temporal lobe neurons. PLoS ONE. Т. 4. № 12. С. e8222. IF 3.53
  • Leopold D.A., Bondar I.V., Giese M.A. (2006) Norm-based face encoding by single neurons in the monkey in-ferotemporal cortex. Nature. Т. 442. № 7102. С. 572-575. IF 42.351

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (Казанцев В.Б., д.ф.-м.н., зав. кафедрой нейродинамики и нейробиологии, ср. импакт 2,96)

  • Pimashkin A, et al. (2013) Adaptive enhancement of learning protocol in hip-pocampal cultured networks grown on multielectrode arrays. Front Neural Circuits, doi:10.3389/fncir.2013.00087. IF 3.3
  • Pimashkin A, et al. (2011) Spiking signatures of spon-taneous activity bursts in hippocampal cultures. Front Comp Neurosci. 5:46. IF 2.5
  • Simonov A, et al. (2012) Pattern retrieval in a three-layer oscillatory network with a con-text dependent synaptic connectivity. Neural Networks 33. IF 2.516
  • Kazantsev V, et al. (2012) A Homeostatic Model of Neuronal Firing Governed by Feedback Signals from the Extracellular Matrix. PloS ONE, doi: 10.1371/journal.pone.0041646 IF 3.53

Дополнительные материалы

1) Номера и даты предложения: системный номер 2015-01-28-24272; регистрационный номер 3994; дата 28.01.2015

2) Проект лота, мини-презентация; аннотационная справка.

Инициатор

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта"

Ссылка

www.kantiana.ru

Предложите свои аргументы в пользу или против этого проекта

  • Один аргумент должен содержать один обосновывающий довод. Например, если Вас не устраивает (а) формулировка темы проекта, и (б) Вы считаете, что указанные публикации не имеют отношения к теме проекта, то это два отдельных аргумента «против».
  • Аргумент НЕ должен содержать: вопросы; мнение об аргументе другого участника; одобрение/неодобрение тематики по иным критериям, кроме того, что результаты можно опубликовать в высокорейтинговом журнале. Аргументы желательно подтверждать ссылками на статьи.

Аргументы ЗА 0

На данный момент аргументов нет

Аргументы ПРОТИВ 0

На данный момент аргументов нет