Resumen: Los investigadores crean un implante neuronal transparente basado en grafeno que ofrece datos de alta resolución sobre la actividad cerebral desde la superficie. El denso conjunto de diminutos electrodos de grafeno del implante permite el registro simultáneo de la actividad eléctrica y del calcio en las capas profundas del cerebro.
Esta innovación supera las limitaciones anteriores de los implantes y ofrece perspectivas para estudios neurocientíficos. El diseño transparente permite obtener imágenes ópticas junto con la grabación eléctrica, revolucionando la investigación en neurociencia.
Reflejos:
UC San Diego está desarrollando un implante neuronal transparente basado en grafeno con electrodos de alta densidad.
El implante registra la actividad eléctrica y cálcica, superando limitaciones previas del implante.
Los investigadores pretenden aumentar la producción y facilitar la adopción generalizada de los estudios de neurociencia.
Fuente: UCSD
Investigadores de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un implante neuronal que proporciona información sobre la actividad profunda del cerebro mientras se está sentado en su superficie.
El implante está hecho de una tira de polímero delgada, transparente y flexible que contiene una densa variedad de electrodos de grafeno.
La tecnología, probada en ratones transgénicos, acerca a los investigadores a la creación de una interfaz cerebro-computadora (BCI) mínimamente invasiva que proporciona datos de alta resolución sobre la actividad neuronal profunda utilizando grabaciones de la superficie del cerebro.
Este trabajo supera las limitaciones de las tecnologías actuales de implantes neuronales. Crédito: Noticias de neurociencia.
El trabajo fue publicado el 11 de enero en Nanotecnología de la naturaleza.
«Estamos ampliando el rango espacial de registros neuronales con esta tecnología», dijo el autor principal del estudio, Duygu Kuzum, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.
«Aunque nuestro implante reside en la superficie del cerebro, su diseño va más allá de los límites de la detección física, ya que puede inferir la actividad neuronal desde capas más profundas».
Este trabajo supera las limitaciones de las tecnologías actuales de implantes neuronales. Las redes de superficie existentes, por ejemplo, son mínimamente invasivas, pero carecen de la capacidad de capturar información más allá de las capas externas del cerebro.
Por el contrario, los conjuntos de electrodos con agujas finas que penetran en el cerebro son capaces de sondear capas más profundas, pero a menudo provocan inflamación y cicatrices, lo que compromete la calidad de la señal con el tiempo.
El nuevo implante neuronal desarrollado en UC San Diego ofrece lo mejor de ambos mundos.
El implante es una tira de polímero delgada, transparente y flexible que se adapta a la superficie del cerebro. La tira está incrustada con una matriz de alta densidad de pequeños electrodos circulares de grafeno, cada uno de los cuales mide 20 micrómetros de diámetro. Cada electrodo está conectado mediante un hilo de grafeno de unos pocos micrómetros de espesor a un circuito impreso.
Cuando se probó en ratones transgénicos, el implante permitió a los investigadores capturar simultáneamente información de alta resolución sobre dos tipos de actividad neuronal: la actividad eléctrica y la actividad del calcio. Cuando se coloca en la superficie del cerebro, el implante registra señales eléctricas de las neuronas en las capas externas.
Al mismo tiempo, los investigadores utilizaron un microscopio de dos fotones para hacer brillar una luz láser a través del implante y obtener imágenes de los picos de calcio de las neuronas hasta 250 micrómetros por debajo de la superficie. Los investigadores descubrieron una correlación entre las señales eléctricas de la superficie y los picos de calcio en capas más profundas.
Esta correlación permitió a los investigadores utilizar señales eléctricas de superficie para entrenar redes neuronales para predecir la actividad del calcio, no sólo para grandes poblaciones de neuronas, sino también para neuronas individuales, a diferentes profundidades.
«El modelo de red neuronal está entrenado para aprender la relación entre los registros eléctricos de la superficie y la actividad de los iones de calcio de las neuronas profundas», dijo Kuzum. «Una vez que conozcamos esta relación, podremos utilizar el modelo para predecir la actividad en profundidad desde la superficie».
Una ventaja de poder predecir la actividad del calcio a partir de señales eléctricas es que supera las limitaciones de los experimentos de imágenes. Al obtener imágenes de picos de calcio, la cabeza del sujeto debe fijarse bajo el microscopio. Además, estas experiencias sólo pueden durar una o dos horas seguidas.
«Como las grabaciones eléctricas no tienen estas limitaciones, nuestra tecnología permite experimentos de mayor duración en los que el sujeto es libre de moverse y realizar tareas conductuales complejas», dijo Mehrdad Ramezani, coprimer autor del estudio, especialista en electricidad e informática. ingeniería. estudiante en el laboratorio de Kuzum. «Esto puede proporcionar una comprensión más completa de la actividad neuronal en escenarios dinámicos del mundo real».
Diseño y fabricación del implante neural.
La tecnología debe su éxito a varias características de diseño innovadoras: transparencia y alta densidad de electrodos combinadas con métodos de aprendizaje automático.
«Esta nueva generación de electrodos de grafeno transparentes integrados de alta densidad nos permite muestrear la actividad neuronal con mayor resolución espacial», dijo Kuzum.
“De este modo la calidad de las señales mejora considerablemente. Lo que hace que esta tecnología sea aún más notable es la integración de métodos de aprendizaje automático, que pueden predecir la actividad neuronal profunda a partir de señales superficiales.
Este estudio fue un esfuerzo de colaboración entre varios grupos de investigación de UC San Diego. El equipo, dirigido por Kuzum, uno de los líderes mundiales en el desarrollo de interfaces neuronales multimodales, incluye al profesor de nanoingeniería Ertugrul Cubukcu, que se especializa en técnicas avanzadas de micro y nanofabricación para materiales basados en grafeno; el profesor de ingeniería eléctrica e informática Vikash Gilja, cuyo laboratorio integra conocimientos de dominios específicos de los campos de la neurociencia fundamental, el procesamiento de señales y el aprendizaje automático para decodificar señales neuronales; y el profesor de neurobiología y neurociencia Takaki Komiyama, cuyo laboratorio se centra en estudiar los mecanismos de los circuitos neuronales que subyacen a los comportamientos flexibles.
La transparencia es una de las características clave de este implante neuronal. Los implantes tradicionales utilizan materiales metálicos opacos para sus electrodos y cables, que bloquean la visión de las neuronas debajo de los electrodos durante los experimentos de imágenes. Por el contrario, un implante hecho de grafeno es transparente, lo que proporciona un campo de visión completamente libre bajo el microscopio durante los experimentos de imágenes.
«La integración perfecta del registro de señales eléctricas y de imágenes ópticas de la actividad neuronal al mismo tiempo sólo es posible con esta tecnología», afirmó Kuzum.
«Poder realizar ambos experimentos al mismo tiempo nos proporciona datos más relevantes, porque podemos ver cómo los experimentos de imágenes se acoplan en el tiempo a los registros eléctricos».
Para que el implante fuera completamente transparente, los investigadores utilizaron cables de grafeno muy finos y largos en lugar de los tradicionales cables metálicos para conectar los electrodos a la placa de circuito. Sin embargo, hacer una sola capa de grafeno en forma de un cable largo y delgado es un desafío porque cualquier defecto hará que el cable no funcione, explicó Ramezani.
«Puede haber un espacio en el cable de grafeno que impide que la señal eléctrica fluya, por lo que terminas con un cable roto».
Los investigadores resolvieron este problema utilizando una técnica inteligente. En lugar de hacer los cables como una sola capa de grafeno, los hicieron como una doble capa dopada con ácido nítrico en el medio.
«Al superponer dos capas de grafeno, existe una alta probabilidad de que los defectos en una capa queden enmascarados por la otra capa, asegurando la creación de cables de grafeno largos, delgados y completamente funcionales con una conductividad mejorada», dijo Ramezani.
Según los investigadores, este estudio demuestra el conjunto más densamente empaquetado de electrodos transparentes en un implante neural montado en superficie hasta la fecha. Para lograr una alta densidad, fue necesario fabricar electrodos de grafeno extremadamente pequeños.
Esto representó un desafío considerable, porque al disminuir el tamaño de los electrodos de grafeno aumenta su impedancia, lo que impide el flujo de corriente eléctrica necesaria para registrar la actividad neuronal.
Para superar este obstáculo, los investigadores utilizaron una técnica de microfabricación desarrollada por el laboratorio de Kuzum que consiste en depositar nanopartículas de platino sobre electrodos de grafeno. Este enfoque mejoró significativamente el flujo de electrones a través de los electrodos, manteniéndolos pequeños y transparentes.
Próximas etapas
Luego, el equipo se centrará en probar la tecnología en diferentes modelos animales, con el objetivo final de su traducción humana en el futuro.
El grupo de investigación de Kuzum también se dedica a utilizar la tecnología para avanzar en la investigación de neurociencia básica. Con esto en mente, comparten tecnología con laboratorios de Estados Unidos y Europa, contribuyendo a una variedad de estudios que van desde comprender cómo se acopla la actividad vascular a la actividad eléctrica en el cerebro hasta estudiar cómo las células colocadas en el cerebro son tan efectivas para crear memoria espacial. .
Para que esta tecnología esté más disponible, el equipo de Kuzum solicitó una subvención de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) para financiar esfuerzos para aumentar la producción y facilitar su adopción por parte de investigadores de todo el mundo.
«Esta tecnología se puede utilizar para muchas investigaciones de neurociencia básica y esperamos hacer nuestra parte para acelerar el progreso hacia una mejor comprensión del cerebro humano», dijo Kuzum.
Fondos: This research was supported by the Office of Naval Research (N000142012405, N000142312163, and N000141912545), the National Science Foundation (ECCS-2024776, ECCS-1752241, and ECCS-1734940), and the National Institutes of Health (R21 EY029466, R21 EB026180 , DP 2EB030992, R01 NS091010A, R01 EY025349, R01 DC014690, R21 NS109722 AND P30 EY022589), Pew Charitable Trusts y David and Lucile Packard Foundation. Este trabajo se realizó en parte en la Infraestructura de Nanotecnología de San Diego (SDNI) en UC San Diego, miembro de la Infraestructura Cooperativa Nacional de Nanotecnología, con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (subvención ECCS-1542148).
Sobre esta noticia de investigación en neurotecnología
Autor: Liezel Labios Fuente: UCSD Contactar: Liezel Labios – UCSD Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News.
Investigacion original: Los resultados se presentarán en Nanotecnología de la naturaleza
SpaceX puso en órbita otro lote de sus satélites de Internet Starlink desde la Costa Espacial de Florida esta tarde (30 de octubre).
Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó de la estación espacial de Cabo Cañaveral hoy a las 17:10 EDT (21:10 GMT).
La primera etapa del Falcon 9 regresó a la Tierra para un aterrizaje vertical aproximadamente ocho minutos después del despegue, como estaba previsto. Aterrizó en el dron SpaceX “A Shortfall of Gravitas”, estacionado en el Océano Atlántico.
Un cohete SpaceX Falcon 9 lanza 23 satélites de Internet Starlink a órbita desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida, el 30 de octubre de 2024. (Crédito de la imagen: SpaceX)
Este fue el decimocuarto lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX.
La etapa superior del Falcon 9 continuó su viaje hacia el cielo. Desplegará los 23 satélites Starlink en la órbita terrestre baja (LEO) aproximadamente 64 minutos después del despegue, si todo va según lo planeado.
Un cohete SpaceX Falcon 9 se encuentra en la cubierta de un barco en el mar poco después de poner en órbita 23 satélites de Internet Starlink desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida, el 30 de octubre de 2024. (Crédito de la imagen: SpaceX)
SpaceX ya ha lanzado más de 100 misiones Falcon 9 en 2024, aproximadamente dos tercios de las cuales están dedicadas a construir la megaconstelación Starlink.
La compañía de Elon Musk opera actualmente cerca de 6.500 satélites Starlink en LEO, y cada vez hay más satélites en crecimiento, como muestra el despegue de hoy.
La NASA ha perfeccionado su lista de posibles lugares de aterrizaje cerca del polo sur de la Luna para su Misión Artemisa 3cuyo objetivo es devolver a los astronautas a la superficie lunar no antes de 2026.
Los nueve sitios preseleccionados, que fueron publicados por la NASA el lunes 28 de octubre, son geológicamente diversos y cada uno tiene el potencial de proporcionar nueva información sobre planetas rocososrecursos lunares y la historia de nuestra sistema solarsegún un declaración por la agencia.
Las ubicaciones específicas en las regiones candidatas se seleccionarán después de que se seleccionen las fechas objetivo del lanzamiento de Artemis 3, según el comunicado, porque estas fechas «dictarán las trayectorias orbitales y las condiciones ambientales de la superficie».
«Cualquiera de estas regiones de aterrizaje nos permitirá hacer ciencia asombrosa y hacer nuevos descubrimientos», dijo Sarah Noble, geóloga lunar de la División de Ciencias Planetarias de la sede de la NASA en Washington, DC, en el comunicado de prensa.
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La misión Artemis 3 tiene como objetivo aterrizar lo suficientemente cerca de áreas cercanas al polo sur de la Luna que nunca ven la luz del sol. En esos lugares, conocidos como regiones persistentemente sombreadas, los científicos sospechan que las capas de hielo que no se han distribuido durante miles de millones de años podrían contener pistas sobre la historia del sistema solar y proporcionar a los astronautas sistemas de soporte vital y combustible para cohetes.
Los MNT en regiones actualizadas también admiten aterrizajes por EspacioXdel Starship Human Landing System (HLS), que transportará a dos astronautas desde nave espacial orión atracado en órbita lunar en la superficie de la luna. EL Astronave HLS está diseñado para servir como hábitat para los miembros de la tripulación durante su estadía de una semana en la luna. También está previsto enviarlos de regreso a Orión cuando el tiempo venir.
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El contrato de SpaceX con NASA requiere que ejecute con éxito un aterrizaje de demostración sin tripulación en la superficie de la Luna antes de transportar astronautas en la misión tripulada Artemis 3. Retrasos en el desarrollo de Starship y también. problemas con el escudo térmico con la cápsula de Orión retrasó la misión Artemis 3 hasta al menos septiembre de 2026aproximadamente un año después de su fecha de lanzamiento original.
Sitios de aterrizaje actualizados para la misión de alunizaje Artemis 3 de la NASA, ahora planificada para 2026 como muy pronto. (Crédito de la imagen: NASA)
A principios de este año, la NASA nota Starship ha superado con éxito varias pruebas de sistemas de acoplamiento, así como más de 30 hitos relacionados con su desarrollo HLS. El siguiente paso crítico es que Starship HLS demuestre la transferencia de propulsor en órbita, ya que Starship no puede volar directamente a la Luna y debe repostar combustible en órbita. Tierra órbita con propulsor proporcionado por una rápida sucesión de al menos 10 lanzamientos de Starship antes de zarpar hacia la luna.
Al mismo tiempo, el desarrollo de un componente crítico por boeing para el nuevo de la NASA Sistema de lanzamiento espacial (SLS), llamado Bloque 1B –un cohete robusto diseñado para aumentar la cantidad de carga que SLS puede entregar a la Luna– cayó recientemente bajo una nube de incertidumbre cuando el gigante aeroespacial supuestamente consideró vender su negocio espacial en un contexto de crecientes problemas financieros. .
A informe exclusivo El Wall Street Journal señaló el viernes pasado (25 de octubre) que las discusiones de Boeing sobre la venta de sus operaciones espaciales, una medida encabezada por el nuevo director ejecutivo de la compañía, Kelly Ortberg, se encontraban «en una etapa temprana». Tampoco está claro qué parte del negocio podría venderse y es posible que la empresa mantenga su papel en el desarrollo de SLS, señala el informe.
Se espera que el vuelo inaugural del SLS Bloque 1B sea la misión de alunizaje Artemis 4, ahora programada para finales de 2028.
Mattel, el fabricante de juguetes detrás de grandes marcas como Barbie y Hot Wheels, está modernizando sus propiedades inmobiliarias, trasladando sus estudios y su centro de diseño a nuevos hogares.
La compañía, con sede en El Segundo, planea trasladar sus estudios a un edificio recientemente renovado de 60,000 pies cuadrados para 2025. Mattel firmó un acuerdo de varios años para arrendar el espacio de oficinas en 831 S. Douglas St.
Mattel planea trasladar sus estudios a un edificio recientemente renovado de 60.000 pies cuadrados para 2025.
(Cortesía de Continental Development Corp.)
El edificio, ubicado cerca de la actual sede de Mattel en Continental Boulevard, incluye estudios que la compañía utilizará para tomar fotografías y videos para promocionar sus productos, así como un patio con fogatas, una parrilla y un área de cocina. El edificio está cerca de otros servicios, incluidos restaurantes, un club deportivo de alto nivel, hoteles y tiendas. Durante los últimos 30 años, Mattel ha alojado sus estudios en su campus, que incluye varios edificios.
La transacción inmobiliaria es parte de los esfuerzos de Mattel para renovar sus oficinas, ya que la compañía apunta a impulsar la productividad y la creatividad en el lugar de trabajo y al mismo tiempo atraer nuevos empleados. A medida que los trabajadores comienzan a regresar a la oficina después de la pandemia de COVID-19, las empresas están tratando de hacer que la oficina sea más atractiva para los empleados acostumbrados al trabajo remoto.
El interior de un edificio al que Mattel trasladará sus estudios para 2025. Mattel ha firmado un contrato de varios años para alquilar las oficinas en 831 S. Douglas St.
(Cortesía de Continental Development Corp.)
El edificio industrial, que forma parte del campus de Continental Park de Continental Development Corp., fue transformado recientemente para incluir un área de producción de estudio para satisfacer las necesidades creativas de Mattel.
«Los empleadores han estado trabajando para darles a sus empleados razones para querer regresar a la oficina e interactuar con sus pares», dijo Bob Tarnofsky, vicepresidente ejecutivo de bienes raíces de Continental Development. «Las comodidades que ofrecen son muy superiores a las que normalmente veíamos antes de COVID». »
A medida que los empleadores reconsideran el futuro del trabajo, no es raro que las empresas firmen contratos de arrendamiento a más corto plazo, dijo Tarnofsky. Mattel, sin embargo, firmó un contrato de arrendamiento a largo plazo. Se negó a decir cuánto pagó Mattel por el contrato de arrendamiento y cuánto dura.
Un patio con fogatas es parte de las comodidades del edificio.
(Cortesía de Continental Development Corp.)
Este año, Mattel también anunció que trasladaría su centro de diseño, ubicado en Mariposa Avenue durante más de tres décadas, a un edificio recientemente renovado en 2026. El centro, donde los empleados diseñan cabello, ropa y otras piezas de juguete, se ubicará en un espacio de oficinas de 167,767 pies cuadrados conocido como Grand + Nash en 2160 E. Grand Ave. Mattel compró el espacio por 59 millones de dólares a New York Life Insurance.
«Nos estamos embarcando en una importante modernización interior de nuestra sede en 333 Continental Boulevard, infundida con los mismos principios de diseño e inspirada en los esfuerzos de modernización de oficinas de Mattel en todo el mundo», David Traughber, vicepresidente senior de finanzas y director de Mattel. bienes raíces globales, dijo en un comunicado.
Los edificios que actualmente albergan el centro de diseño y operaciones de estudio de Mattel son instalaciones arrendadas que la compañía dejará libres.
En diciembre de 2023, Mattel tenía aproximadamente 33.000 empleados en más de 35 países de todo el mundo, según el informe anual de la empresa. La empresa tiene aproximadamente 2000 empleados en El Segundo y ofrece a sus empleados un ambiente de trabajo híbrido.
