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使用分支预测器预测脑机植入物中的大脑活动
植入式脑机接口的一个关键问题是它们需要极高的能效。降低能耗的一种方法是使用这些设备中嵌入的处理器提供的低功耗模式。我们提出了一种技术来预测感兴趣的神经元活动何时可能发生，以便处理器在这些时间以标称工作频率运行，否则置于低功耗模式。为了实现这一点，我们发现分支预测器也可以预测大脑活动。我们对清醒和麻醉的老鼠进行脑部手术，并评估几种分支预测器预测小脑神经元活动的能力。我们发现感知器分支预测器可以预测小脑活动，准确率高达 85%。因此，我们利用分支预测器来指示何时在低功耗和正常操作模式之间转换，节省高达 59% 的处理器能量。
用于视网膜植入的新型石墨烯电极：体内生物相容性研究
评估生物相容性是将新材料作为脑机接口候选材料引入的一个核心必要步骤。异物反应通常会导致神经胶质疤痕，从而阻碍接口的性能。石墨烯具有高导电性和大的电化学窗口，是用于视网膜假体电刺激的候选材料。在本研究中，制造了由嵌入聚酰亚胺/SU-8 基底上的化学气相沉积 (CVD) 石墨烯组成的非功能性装置，用于生物相容性研究。这些装置被植入盲 P23H 大鼠的视网膜下方。通过光学相干断层扫描 (OCT) 和眼底监测植入物，结果表明在进行组织学研究前长达 3 个月内，植入物在体内具有高度稳定性。通过共聚焦成像进行的小胶质细胞重建表明，与单独的聚酰亚胺相比，聚酰亚胺上的石墨烯的存在减少了视网膜中的小胶质细胞数量，从而表明具有很高的生物相容性。这项研究强调了一种有趣的方法来评估中枢神经系统组织模型（视网膜）中的材料生物相容性，该方法易于通过光学和手术进入。
用于神经肌肉接口的软生物电子植入物的快速成型
用作神经肌肉接口的软生物电子植入物的快速原型设计 Dzmitry Afanasenkau 1& , Dana Kalinina 2& , Vsevolod Lyakhovetskii 3,5 , Christoph Tondera 1 , Oleg Gorsky 2,3,5 , Seyyed Moosavi 1 , Natalia Pavlova 2,3 , Natalia Merkulyeva 2,3,5 , Allan V. Kalueff 6,7 , Ivan R. Minev 1,8#* , Pavel Musienko 2,3,4,5#* 1 生物技术中心 (BIOTEC), 分子和细胞生物工程中心 (CMCB), 德累斯顿工业大学, Tatzberg 47-49, 01307 Dresden, 德国。 2 圣彼得堡国立大学转化生物医学研究所，圣彼得堡，Universitetskaya emb. 7/9，199034，俄罗斯 3 俄罗斯科学院巴甫洛夫生理研究所，圣彼得堡，马卡洛娃 emb. 6，199034，俄罗斯 4 俄罗斯联邦卫生部圣彼得堡国立肺结核研究所儿童外科和矫形诊所，圣彼得堡，Politekhnicheskaya，32，191036，俄罗斯 5 俄罗斯联邦卫生部俄罗斯放射学和外科技术研究中心，圣彼得堡，列宁格勒街，70，197758，俄罗斯 6 西南大学药学院，重庆，中国 7 乌拉尔联邦大学，叶卡捷琳堡，俄罗斯8 英国谢菲尔德大学自动控制与系统工程系，Mappin 街，谢菲尔德，S1 3JD，英国。& 这些作者贡献相同 # 这些作者贡献相同 * 通讯作者；pol-spb@mail.ru (PM)；i.minev@sheffield.ac.uk (IRM)。摘要 神经肌肉接口是将生物电子技术转化为临床医学应用所必需的。在这里，通过利用机器人控制的低粘度导电油墨喷墨沉积、绝缘硅酮糊剂的挤出以及通过冷空气等离子体对电极表面的原位激活，我们表明可以快速打印柔软的生物相容性材料，以按需制作定制电极阵列的原型，这些电极阵列可以很好地适应特定的解剖环境、功能和实验模型。我们还表明，打印的生物电子接口允许长期整合和功能稳定性，用于监测和激活猫、大鼠和斑马鱼的大脑、脊髓和神经肌肉系统中的神经通路。该技术可能使个性化生物电子技术应用于神经假体。一句话编辑摘要：通过机器人控制导电墨水和绝缘墨水的沉积，可以快速制作出适合特定解剖环境、功能和实验模型的定制软电极阵列原型。
压力和摩擦力在人工耳蜗的自动插入中的作用
人工耳蜗（CI）手术恢复了严重至深度感官听力损失的患者的听力。植入的儿童可以通过CI手术（1）获取语音，大约80％的成年患者能够使用手机（2）。在此干预措施中，CI电极阵列被插入耳蜗的Scala Tympani（ST），以直接刺激听觉神经（3）。三十年前，开发了软手术技术（4），旨在保留植入和残留听力期间精致的细胞内结构。尽管有这些技术，但漫画的CI电极阵列插入仍然是一项具有挑战性的任务。对于某些阵列类型，当经过应变内结构的严重破裂（即标量偏差）的出现达到28％以上（5）的水平。但是，即使保留了量表的结构，几项研究报告了人工耳蜗植入后功能性残留听力的丧失，> 40％的患者术后听力损失10 dB或更多（6-8）。
MRI 中植入物射频加热测量过程中传感器放置的重要性
在实验中评估 MRI 扫描期间植入物的安全性时，传感器放置的位置至关重要。使用测量和有限元建模的组合来评估测量对传感器放置的敏感性，以评估一组校准圆柱体末端的温度升高。模拟使用 COMSOL Multiphysics 创建的耦合热电磁模型来虚拟复制测量条件。评估了不同长度和直径的圆柱形植入物的参数模型中的热梯度，以量化在估计的温度测量不确定度内测量植入物加热所需的传感器放置精度。通过这种方式，我们旨在增强对 MRI 中植入物加热的实验程序和安全标准的要求的理解。
用于完全不受束缚的大脑植入物的双相准静态大脑通信
利用电磁 (EM) 场进行的无线通信是人体周围可穿戴设备之间信息交换的支柱。然而，对于植入式设备，电磁场会在组织中被大量吸收，而其他传输模式（包括超声波、光学和磁电方法）会由于一种能量形式转换为另一种能量形式而导致大量的转导损耗，从而增加了整体的端到端能量损耗。为了解决脑植入物中无线供电和通信的挑战以及低端端通道损耗，我们提出了双相准静态脑通信 (BP-QBC)，通过使用电准静态 (EQS) 信号，避免了因没有场模态转换而导致的转导损耗，在通道长度约为 55 毫米的情况下实现 < 60dB 的最坏情况端到端通道损耗。 BP-QBC 利用基于偶极耦合的信号在脑组织内传输，在发射器 (TX) 中使用差分激励，在接收器 (RX) 中使用差分信号拾取，同时通过阻断流经脑组织的任何直流电流路径，在 1MHz 载波频率下提供比传统人体电流通信 (G-HBC) 低 ~41 倍的低功耗。由于通过人体组织的电信号传输是电准静态的，频率高达几十 MHz，因此 BP-QBC 可实现从植入物到外部可穿戴设备的可扩展 (bps-10Mbps) 占空比上行链路 (UL)。BP-QBC TX 的功耗在 1Mbps 时仅为 0.52 μW（占空比为 1%），这在从可穿戴设备中枢通过 EQS 脑通道到植入物的下行链路 (DL) 中收集的功率范围内，外部施加的电流小于 ICNIRP 安全限值的 1/5。此外，BP-QBC 消除了对颅下询问器/中继器的需求，因为它由于没有场传导而提供了更好的信号强度。这种低端到端通道损耗和高数据速率是由一种全新的大脑通信和供电方式实现的，在神经生物学研究、脑机接口、电疗和联网医疗领域具有深远的社会和科学影响。
用于完全不受束缚的大脑植入物的双相准静态大脑通信
利用电磁 (EM) 场进行的无线通信是人身周围可穿戴设备之间信息交换的支柱。然而，对于植入式设备，电磁场会在组织中产生大量吸收，而其他传输模式（包括超声波、光学和磁电方法）会由于一种能量形式转换为另一种能量形式而导致大量的转导损耗，从而增加了整体的端到端能量损耗。为了解决脑植入物中无线供电和通信的挑战并实现低端端通道损耗，我们提出了双相准静态脑通信 (BP-QBC)，通过使用电准静态 (EQS) 信号，在通道长度约为 55 毫米的情况下实现 < 60dB 的最坏情况端到端通道损耗，从而避免了因没有场模态转换而导致的转导损耗。 12 BP-QBC 利用基于偶极耦合的信号在脑组织内传输，在发射器 (TX) 处使用差分激励，在接收器 (RX) 处拾取差分信号，同时通过阻断通过脑组织的任何直流电流路径，在 1MHz 载波频率下提供约 41 倍的低功耗，相对于传统的人体电流通信 (G-HBC)。由于通过人体组织的电信号传输是电准静态的，频率高达数十 MHz，因此 BP-QBC 允许从植入物到外部可穿戴设备的可扩展 (bps-10Mbps) 占空比上行链路 (UL)。 BP-QBC TX 的功耗在 1Mbps（占空比为 1%）时仅为 0.52 μW，这在从可穿戴中枢通过 EQS 脑通道到植入物的下行链路 (DL) 中收集的功率范围内，外部施加的电流小于 ICNIRP 安全限值的 1/5。此外，BP-QBC 消除了对颅下询问器/中继器的需求，因为它由于没有场传导而提供了更好的信号强度。如此低的端到端通道损耗和高数据速率是由一种全新的脑部通信和供电模式实现的，对神经生物学研究、脑机接口、电药物和互联医疗保健等领域具有深远的社会和科学影响。
腰围脊柱融合手术的植入物和骨移植类型的进展
Srimad Bhagwat Mahapuranam。本文叙述了印度神话史诗般的史诗，其中克里希纳勋爵通过用自己的脚锚定病人的脚并用两个手指拉动患者的下巴来纠正“驼背”。9持续数千年的脊柱畸形校正的轴向牵引原理。几种现有纠正措施的进步进一步植根于希波克拉底（公元前460年至公元前460年至377年），盖伦（131 AD到201 AD）和IBN SENA（AD）和IBN SENA（980 AD至1037 AD）应用的早期脊柱治疗描述。9 - 11尽管如此，脊柱手术治疗方案的广度仅在发现全身麻醉（1846），Antisepsis（1867）和X射线的出现（1895年）之后才有明显的进化。12 - 14（脊柱）结核病的兴起，包括第18和19号的Pott疾病
长期在小鼠成纤维细胞植入物中逆转录病毒介导的基因转移的体内表达
当前的基因治疗模型涉及逆转录病毒介导的遗传材料转移到源自各种体细胞组织的细胞中，包括造血系统的细胞，成纤维细胞，肝细胞，内皮细胞和成肌细胞（1、2）。我们先前已经描述了一种通过小鼠皮肤成纤维细胞逆转录病毒感染的基因产物传递方法（3）。我们先前在成纤维细胞研究中使用的转导基因是人和狗因子IX cDNA（3，4）。尽管在组织培养中可以实现高水平的持续性，而当在啮齿动物的同种异体移植中移植时，这些成纤维细胞仅在短时间内就产生了大量因子IX（3，5）。从理论上讲，体内表达的短期可能归因于不同的因素：（i）宿主对外源性因子IX的免疫反应； （ii）移植后外国细胞的破坏； （IIM）一旦将转导细胞移植到动物的转移基因的转录基因转录的特异性下降。已经表明（3，5），植入改良的成纤维细胞后，对人类因子IX的抗体存在，这至少可以解释，部分原因是第IX因子的短期。在这项工作中，使用不同的启动子来控制8-半乳糖苷酶的表达，我们证明，在组织培养中，长期表达可以轻松获得，但指导感兴趣基因转录的启动子的类型可能是决定体内长期表达的关键因素之一。
双边手术植入物患者的双耳处理审查
抽象的双边人工耳蜗植入物（BICIS）带来了几种好处，包括改善噪声和声源定位中语音理解。但是，受益者之间的有益双侧植入物在不同的个人之间有很大差异。在这里，我们考虑了这种变异性的原因之一：两只耳朵之间的听力功能差异，即室内不对称。到目前为止，在各个研究领域中对室内不对称性的研究已经高度专业。本综述的目的是将这些研究纳入一个地方，激发未来在室内不对称领域的研究。我们首先考虑自下而上的处理，其中双耳提示是使用左耳和右耳信号的激发抑制信号来表示的，随着声音在太空中的位置而变化，并由听觉脑干中的横向上橄榄表示。然后，我们考虑通过预测编码进行自上而下的处理，该编码假设感知源于基于上下文和先前的感官体验的期望，以级联的皮质回路表示。根据传入的感觉输入，维护和更新了内部感知模型。一起，我们希望这种对生理，行为和建模研究的融合将有助于弥合双耳听力领域的差距，并更清楚地理解对室内不对称的对未来对最佳患者干预措施的研究的影响。