Инженеры используют устройство размером с конфетти, чтобы изменить высоту звука певчих птиц и улучшить понимание человеческой речи.

Инженеры Университета Аризоны создали крошечное беспроводное устройство для быстрого изменения высоты звука песен взрослых певчих птиц с целью лучшего понимания общения и речи человеческим мозгом.

В мозге человек участки , ответственные за речь и коммуникацию держать наш мир работают, позволяя нам делать такие вещи , как говорить с друзьями, крик о помощи в чрезвычайной и текущей информации в совещаниях.

Однако научное понимание того, как работают эти части мозга, ограничено. Следовательно, знания о том, как решить такие проблемы, как дефекты речи или овладение языком, также ограничены.

Используя сверхлегкий беспроводной имплант, команда Университета Аризоны исследует певчих птиц — одного из немногих видов, обладающих способностью человека к изучению новых вокализаций, — чтобы улучшить научное понимание человеческой речи. Статья об их работе была опубликована сегодня в журнале Nature Communications .

«Используя новые методы конструирования антенн и оптимизированную электронику, мы смогли значительно уменьшить размеры устройств по сравнению с существующими версиями, примерно до трети цента и толщиной с лист бумаги», — сказал ведущий автор Йокубас Аусра. докторант биомедицинской инженерии в лаборатории Гутруфа, где были созданы устройства.

Есть несколько способов использования устройства для изучения связи между поведением мозга и вокализацией. Он может следить за птицей на предмет незначительных изменений температуры, которые указывают на то, когда птица, скорее всего, поет. Используя метод, называемый оптогенетикой, исследователи могут модулировать группы нейронов в областях мозга, используемых для пения птиц. В этом исследовании команда обнаружила, что удаленное управление определенными нейронами во время пения птиц с помощью их уникального устройства заставляло песню изменять высоту звука.

«Мы рады расширить набор инструментов нейробиологов и надеемся провести множество интересных исследований, которые расшифровывают принципы работы мозга», — сказал старший автор Филипп Гутруф, доцент кафедры биомедицинской инженерии и научный сотрудник Крейга М. Берджа из Инженерного колледжа УАризоны. .

Лаборатория Гутруфа разработала другие беспроводные легкие устройства, используемые для мониторинга активности мозга грызунов, но способность птиц перемещаться в трехмерном пространстве представляет собой дополнительную проблему. Это крошечное устройство позволяет птицам перемещаться без ограничений — прорыв, достигнутый благодаря тщательному управлению энергией, передаваемой по беспроводной сети на имплант.

«Из-за небольшого размера и легкого веса птицы могут свободно перемещаться и постоянно жить с имплантатом, не влияя на их поведение или здоровье, что открывает множество возможностей для изучения основы голосового общения», — сказала соавтор исследования Джули Миллер. доцент кафедры неврологии и речи, языка и слуха в УАризоне.

Следующая цель команды — расширить возможности устройства для записи активности нейронов. Это может позволить исследователям визуализировать активность мозга во время разучивания песен и исполнения, чтобы получить более глубокое понимание основных механизмов мозга .