Очень странные задачи для академической науки имхо, детекция и сегментация по готовому сету. Было бы более похоже, если кто-то из спонсоров спустил бы такие задачи в качестве satellite events, наряду с концертами и cocktail party. Особенно robotic instrument segmentation. GIANA — чистая прикладная мед задача. А если это и правда были задачи «академические», то все правильно, драть таких надо во все щели своими глубокими сетями и гнать из науки хгбустами, «научной новизны нет». Научные задачи заключаются в проверке гипотез, а не о конкретном перформансе. Чем более фундаментальна гипотеза, тем важнее получаемое знание. Если в датасете есть необъезженные гипотезы, или датасет был получен с применением качественно новых технологических решений, этот датасет обычно зажимают и не делятся, потому что тогда «академик» потеряет свое конкурентное преимущество — первенство в предметной области.
Однако история заставляет очень сильно задуматься о своем положении…
Кмк, это чисто техническая статья. Выводы следующие:
1. Нынешней электрокортикографии достаточно для задачи реконструкции сложного аудиторного стимула
2. Спектральные характеристики сигнала — тоже достаточно high gamma, до 150Гц. т.е., возможно, что семплить больше 1000Гц и не нужно.
3. Архитектура классификатора, что на первых, что на последних слоях.
4. Количество и плотность электродов + время обучения
Кароче, это такие технические моменты, которые мало где освещены. А в функциональных экспериментах они проявляются хорошо. Можно транслировать метод в моторную кору и посмотреть эффективность в какой-нибудь задаче управления протезами. Но, в статье не проведен детальный анализ классификатора, нет анализа информации активности vs стимул. Это уже могло бы дать инфу о кодировании, хоть какой-то фундаментальный профит.
Безопасно стимулировать мозг с помощью электродов — на порядок более сложная задача, чем просто считывать активность. К тому же, тут ЭКОГ, это очень большие пятаки, с большого расстояния до ткани. Стимуляция будет активировать большие области. В качестве побочек — эпилепсия.
Я со зрительной системой не работал, и буду отвечать из общих соображений и того, что смог найти. Теоретическое разрешение сетчатки очень большое, но поток информации через оптический нерв фантастически мал, сравним с потоком видео DVD или ютуба в 1080. По поводу разрешения пробы, количество волокон в нерве ~1.7 млн, в идеале в каждом из них надо держать регистрирующий сайт. Размером нерв около 1.5 мм, поэтому, если брать 1 в 1, размер одного зонда на пробе должен быть 1-2 мкм. причем, это должна быть трехмерная проба, а с ними сейчас беда. максимум что есть — на 256, и они много дороже даже нейропикселей www.youtube.com/watch?v=vXCFTUD9__M
С электрической стимуляцией вообще все очень сложно. С нейропикселя стимулировать не получится, потому что это уже активная проба. Но если откатиться чуть назад, когда пробы были чисто пассивными, то их активно использовали для регистрации и стимуляции. Там борьба идет, в первую очередь, за время переходных процессов: чтобы переключение между режимами стимуляции и регистрации происходило максимально быстро, характерные времента там ~50мкс. Если не переключать режимы, усилитель может выгореть, потому что напряжения стимуляции достигают до ~100В. Потом, борьба идет за электронейтральность: стимулирующий пульс должен в сумме давать 0 тока, это важно, потому что компенсировать натекший заряд через высокоомные сайты бывает сложно. И наконец, вопрос пространственной локализации. При электрической стимуляции у вас одновременно будут активироваться множество клеток, и их количество будет измеряться сотнями. К тому же, вы точно задеваете аксоны, связанные с другими клетками, поэтому распространение активности в точности предсказать невозможно. Но это все равно точнее неинвазивных методов стимуляции (типа TMS), когда активация происходит в области нескольких кубических миллиметров — сантиметров. На практике же просто бабахают и смотрять, что получается. Во многих задачах, например, исследовании таламо-кортикальных связей, электрическую стимуляцию успешно применяют. Чтобы избежать негативных последствий электростимуляции, на модельных животных используют оптогенетическую стимуляцию, когда светишь светом и открываются специальные каналы на определенных клетках, зараженных определенным вирусом с этим каналом. Там точность выше, и не создаются электрические артефакты. С другой стороны, электрическая стимуляция может применяться в экстремальных случаях, если надо «повредить» локально часть ткани, типа так (electrolesion) neuronexus.com/wp-content/uploads/2018/09/Microlesion.pdf
1. Преимущество нейропикселей в том, что плотность сайтов большая и усиление проводится максимально близко к сайтам. В этом плане, да, перспективна.
2. Это вопрос более общий. О любой имплантации в мозг. Когда инородное тело попадает в ткань, то оно обрастает соединительной тканью. Эта естественная реакция называется фиброз, и она является одной из огромных болей в нейропротезировании. И там примерно такая динамика: сразу после введения сигнал хороший, потом он постепенно деградирует, а потом через пару месяцев восстанавливается и стабилизируется на года. Сигнал уже не такой хороший, как сразу после введения, но лучше, чем через месяц. Покрытие биосовместимыми материалами, уменьшение размеров импланта, изготовление имплантов из «мягких» материалов уменьшает фиброз. Как-то так.
Почему-то не могу найти красивую картинку по мозгу, но вот прогресс реакции на инородное тело в нерве. В мозгу проходит подобная же реакция www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5592213
спорить не буду, согласен, но в качестве профессионализма прижилось «проба». неформальное, жаргонное, но более емкое. в более формальных текстах — многоканальный электрод. это как «коммит», а не «фиксация».
Вот с терминологией как раз проблемы. Почему такое странное название, «проба» (probe), чтобы отделять его от более широкого «электрода», который может обозначать, как один проводок, так и целое устройство со многими сайтами регистрации. Тут как раз все устройство содержит сразу много (900+) сайтов регистрации, причем, сохраняя общие габариты устройства невероятно миниатюрными в рамках одной имплантируемой «иглы». Меньше повреждений при имплантации, больше живой ткани, лучше сигнал. Так что да, можно назвать «один электрод пучок», потому что, эта технология логически развивает пучки из нескольких проводков.
По поводу патча так. Если это режим целой клетки (whole cell), то ионный раствор в пипетке и в клетке объединены, и сигнал будет определяться разностью потенциалов внутри и снаружи клетки. Так что электрически патч-электрод «внутри» клетки, даже если физически это не так.
Пока это все лабораторные исследования на животных. К насущным проблемам человека перейдут только после FDA, но, судя по используемым технологиям, это будет упрощенная сертификация, и на людей тоже скоро перенесут. Принципиально, главное приложение для человека — это нейропротезы, так что, думаю, что нас ожидают более качественные реализации существующих задач BCI. К сердцу нельзя, оно слишком подвижно механически, это его основная роль. Для сердца используют пленочные электроды. А противопоказания использования, в первую очередь, лежат в рамках этики, потому что это сильно инвазивный метод. Исследования должны быть одобрены специальным комитетом. Стоит сама проба около $1000, но, на сколько мне известно, там очередь в предзаказах, прям как на бф.
отвечу по оптическим сигналам, я просто пересекаюсь с одной конференцией, которую хотел посетить. вроде как орги сообщали, что возможен перенос на осеннуюю сессию.
Спасибо! Глянул, сейчас A02 можно взять все еще дешевле B01, но все равно не 50, к сожалению
Поделитесь, пожалуйста, как такое можно за 50 баксов купить? Я бы купил штук 5-6
Однако история заставляет очень сильно задуматься о своем положении…
1. Нынешней электрокортикографии достаточно для задачи реконструкции сложного аудиторного стимула
2. Спектральные характеристики сигнала — тоже достаточно high gamma, до 150Гц. т.е., возможно, что семплить больше 1000Гц и не нужно.
3. Архитектура классификатора, что на первых, что на последних слоях.
4. Количество и плотность электродов + время обучения
Кароче, это такие технические моменты, которые мало где освещены. А в функциональных экспериментах они проявляются хорошо. Можно транслировать метод в моторную кору и посмотреть эффективность в какой-нибудь задаче управления протезами. Но, в статье не проведен детальный анализ классификатора, нет анализа информации активности vs стимул. Это уже могло бы дать инфу о кодировании, хоть какой-то фундаментальный профит.
для зоопарка из моей темы — есть куча ридеров из python neo: github.com/NeuralEnsemble/python-neo/tree/master/neo
А по поводу эпилепсии упоминалась вот эта ссылка: epileptologie-bonn.de/cms/front_content.php?idcat=193&lang=3&changelang=3
www.youtube.com/watch?v=vXCFTUD9__M
neuronexus.com/wp-content/uploads/2018/09/Microlesion.pdf
2. Это вопрос более общий. О любой имплантации в мозг. Когда инородное тело попадает в ткань, то оно обрастает соединительной тканью. Эта естественная реакция называется фиброз, и она является одной из огромных болей в нейропротезировании. И там примерно такая динамика: сразу после введения сигнал хороший, потом он постепенно деградирует, а потом через пару месяцев восстанавливается и стабилизируется на года. Сигнал уже не такой хороший, как сразу после введения, но лучше, чем через месяц. Покрытие биосовместимыми материалами, уменьшение размеров импланта, изготовление имплантов из «мягких» материалов уменьшает фиброз. Как-то так.
Почему-то не могу найти красивую картинку по мозгу, но вот прогресс реакции на инородное тело в нерве. В мозгу проходит подобная же реакция
www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5592213
По поводу патча так. Если это режим целой клетки (whole cell), то ионный раствор в пипетке и в клетке объединены, и сигнал будет определяться разностью потенциалов внутри и снаружи клетки. Так что электрически патч-электрод «внутри» клетки, даже если физически это не так.