多通道电生理传感器和刺激器,尤其是用于研究神经系统的刺激器,最常见的是基于单片微电极阵列。这种体系结构限制了单个电极放置的空间灵活性,从而构成了缩放到大量节点的约束,尤其是在非连续位置的范围内。我们描述了亚毫米尺寸电子微芯片的设计和制造,这些电子微芯片(“神经元”)自主执行神经感测或微刺激,重点是它们的无线网络和动力。一个〜1 GHz电磁的经皮连接到外部电信枢纽可以在单个神经趋势上进行双向通信和控制。该链接在定制的时分部多访问(TDMA)协议上运行,旨在扩展多达1000个神经元。该系统在小动物(大鼠)模型中被证明为具有解剖学限制的小动物(大鼠)模型的皮质植入物,将植入物限制为48个神经元。我们建议可以将神经重的方法推广,以克服无线传感器和执行器作为可植入的微型系统的许多可伸缩性问题。
DNA由于其固有的生物分子结构而引起,由于其令人印象深刻的储存密度和长期稳定性,它具有出色的潜力作为数据存储解决方案。但是,开发这种新型媒介有其自身的挑战,尤其是在解决储存和生物操纵引起的错误时。这些挑战进一步由DNA序列的结构限制和成本考虑。响应这些局限性,我们开创了一种新颖的压缩方案和使用神经网络进行DNA数据存储的尖端多重描述编码(MDC)技术。我们的MDC方法引入了一种创新方法,将数据编码为DNA,该方法专门设计用于有效承受错误。值得注意的是,我们的新压缩方案过于表现DNA-DATA存储的经典图像压缩方法。此外,我们的方法比依赖自动编码器的常规MDC方法具有优越性。其独特的优势在于它绕过对广泛模型训练的需求及其对微调冗余水平增强的适应性的能力。实验结果表明,我们的解决方案与现场最新的DNA数据存储方法竞争,提供了出色的压缩率和强大的噪声弹性。
psilocybin已被证明可以在各个人群中诱导快速,持续的心理良好状况改善,但其长期行动机制尚未完全理解。初始证据表明,纵向功能和结构性大脑变化暗示额叶 - 纹状体 - 塔拉米(FST)电路,这是一个涉及目标指导行为和动机状态的广泛系统。在这里,我们将经验方法和计算建模应用于来自心理不确定的健康志愿者的受试者内部纵向psilocybin试验的静止状态fMRI数据。我们首先在全剂量的psilocybin后四周显示FST动态活性的增加。然后,我们通过表明psilocybin后增加的FST动态活性的基础的结构约束下降来从机械上考虑这些增加的动态。此外,我们表明这些减少的结构限制随着自下而上的增加和FST电路自上而下的调制减少。虽然自上而下的调制中的皮质减少与区域5-HT2A受体的可用性有关,但通过皮层下和边缘区域增加了信息流出与局部D2受体可用性有关的信息。在一起,这些发现表明,在psilocybin给药后数周增加的FST柔韧性与5-羟色胺能介导的自上而下信息流和多巴胺能介导的自下而上信息流的增加有关。FST电路的这种长期功能重组可能代表了psilocybin潜在的临床疗效的常见机制,包括药物滥用,大抑郁症和厌食症,包括药物滥用,重度抑郁症和厌食症。
目前正在开发几种可在飞行中部署的变形无人机系统,用于执行各种任务。成功在飞行中部署这些飞机的关键是,它们在潜在的高度动态过渡阶段之后进入稳定且可控的飞行阶段,且不超过结构限制。本研究的目的是开发一种新的基于物理的方法,该方法可用于评估在哪些飞行条件下可以安全部署无人变形飞机,包括稳定性、可控性和动态飞行载荷。该方法基于部署阶段的蒙特卡罗模拟和多体动力学仿真模型。作为测试案例,Dash X UAV 结合不同的部署场景进行分析。要改变的参数是初始飞行条件,例如机身角速率和变形策略。该模型通过部署状态下的一组有限的飞行测试数据进行验证。给出了具有高度动态过渡阶段的安全部署的飞机运动和载荷示例结果。介绍了构建稳定性极限和部署载荷包络线的过程。部署载荷包络线是通常用于结构设计的 V-n 图的自然延伸。稳定性极限可用于确定无人机可以安全部署的操作极限,而不会出现进入不稳定或不可控飞行状态的风险。最终,该方法可用于支持飞行中可部署变形无人机的设计和相关操作程序。事实证明,Dash X 无人机可以在现实条件下以可接受的结构载荷安全部署。
动机:在脑肿瘤手术期间识别和去除微尺度残留肿瘤组织是胶质瘤患者生存的关键。为此,基于高分辨率魔角旋转核磁共振 (HRMAS NMR) 光谱的肿瘤边缘评估是一种有效的方法。然而,代谢物定量所需的时间以及手术期间需要病理学家等人类专家在场是该技术的主要瓶颈。虽然以非针对性方式(即使用完整的原始信号)分析 NMR 光谱的机器学习技术已被证明可以有效地自动化这种反馈机制,但 NMR 信号的高维和噪声结构限制了所达到的性能。结果:在本研究中,我们表明,识别 HRMAS NMR 光谱中的信息区域并将其用于肿瘤边缘评估可提高预测能力。我们使用经 ERETIC(电子参考获取体内浓度)方法标准化的光谱,该方法使用外部参考信号来校准 HRMAS NMR 光谱。我们训练模型来预测来自该光谱注释区域的代谢物数量。使用这些预测进行肿瘤边缘评估可使 ROC 曲线下面积 (AUC-ROC) 和精确召回曲线下面积 (AUC-PR) 的性能提高高达 4.6% 。我们验证了各种肿瘤生物标志物的重要性,并确定了 7.97 ppm 和 8.09 ppm 之间的一个新区域作为神经胶质瘤生物标志物的新候选者。可用性和实施:代码发布于 https://github.com/ciceklab/targeted_brain_tumor_margin_assessment 。本文所基于的数据可在 Zenodo 中找到,网址为 https://doi.org/10.5281/zenodo.5781769。联系方式:cicek@cs.bilkent.edu.tr 补充信息:补充数据可在生物信息学在线获取。
估计,由于抗生素耐药细菌引起的感染每年享有70万寿命。如果耐药细菌继续以相同的速度进化,则预计到2050年,该数字将增加到1000万。[5]同样,生物和非生物表面上生物膜的形成对人类健康也面临着另一个重大挑战。生物膜形成。[2,3,6]在生物膜形成期间,微生物经历了几种生物学变化,导致细胞外聚合物物质(EPS)产生。EPS矩阵可防止并从攻击生物膜的化学物质和其他毒素中产生微生物。这使得很难使用传统的抗生素治疗生物膜,并使微生物获得抗菌抗性。[7]解决此问题的一种方法是使用抗菌材料和表面,以抑制抑制性细胞的附着和生物膜的形成。[4,8–13]这种抗菌材料作为工程材料的作用至关重要,因为这些材料可能有助于我们减少对抗生素和消毒剂的依赖。已经采用了各种技术来制造抗臭材料,包括用杀菌层涂上材料表面。[11,14–18]常见方法是基于从材料表面(例如金属衍生物和抗生素)释放杀菌剂的。[24]因此,当地形特征的尺寸在亚微米和纳米长度尺度中时,表面会抑制细菌的附着。[18]一种替代方法涉及将微/纳米摄影应用于消除细菌细胞的应用,并且在过去十年中,这种方法引起了很大的兴趣。[19-21]具有独特的微/纳米尺度表面纹理和特征的材料已被证明可以有效禁止细菌附着并防止生物膜形成。[22,23]提出,当地形特征的尺寸小于细菌细胞的尺寸时,降低了附着的细胞的可用接触区域。由于其表面地形特征,许多天然材料已经获得了防染色和反抗性行为。[11,25,26]这激发了科学家开发类似的材料和结构,这些材料和结构限制了生物膜形成并积极消除与表面接触的细菌。这样的
通过与环境的相互作用在量子系统中产生耗散,并为量子模拟,计算,通信和计量学中的应用带来了挑战。但是,也可以引入和利用受控的耗散来操纵量子系统。原子物理学中熟悉的例子包括光学泵送和激光冷却。这些技术允许从不受控制的和未知的初始状态中去除熵和近似制备所需的纯状态。这不能通过统一操作来完成。最近,注意力集中在使用耗散进行量子信息处理[1-3],尤其是生成纠缠。虽然本质上不优于统一纠缠产生策略,但耗散方案对某些错误机制的敏感性较小。此外,它们允许在存在噪声的情况下创建和稳定资源状态,从而可以按需使用。在许多系统中都证明了用于纠缠和其他非经典状态的生成和稳定的耗散方案,包括宏观原子团[4],被困的离子[5-7]和超导码头[8-10]。许多建议描述了生成纠缠[11-17],执行误差校正[18,19]的其他方案,并初始化量子模拟器[20]。广义,可以将工程耗散应用于量子信息处理的完整范围尚不清楚,并且可以完成新任务扩展边界的实用协议。第一组实验证明了使用连续应用的耦合的稳态纠缠的准备[6,8]。这些方案中的一种重要成分是时间尺度的层次结构,例如,在速率G上应用强烈的调整驱动器以及与特征率G i的其他相互作用。敷料驱动器会产生共鸣,这些共振由其他驱动器在极限g i g中解析,而时代尺度g -1 i≫g -g -1的层次结构可保护目标状态。然而,这种方案的稳态纠缠仅渐近地接近统一,因为敷料驱动器的相对强度r = g / max {g i}增加。更重要的是,时间尺度的层次结构限制了纠缠速度的速度,因为与G相比,必须缓慢驱动填充目标状态的其他相互作用G I与G的实验可实现的速率相比。这在存在各种错误来源的情况下实用了状态准备的速度和可实现的实力,这些限制更糟