Травма спинного мозку може призвести до розриву зв’язку між головним мозком і ділянкою спинного мозку, яка забезпечує ходьбу, що може призвести до постійного паралічу. Щоб відновити цей зв’язок, команда розробила інтерфейс «мозок-хребет», що складається з двох імплантованих систем: одна для запису коркової активності, а інша для електричної стимуляції області спинного мозку, яка контролює рух ніг.
Щоб відстежувати сигнали від мозку, 64-канальна сітка електродів імплантується в мозок учасника в областях, які реагують на намір рухати нижніми кінцівками. Потім алгоритм, заснований на штучному інтелекті, декодує ці сигнали мозку в режимі реального часу, щоб передбачити рухові наміри користувача, і перетворює їх на команди стимуляції для активації м’язів ніг.
Другий пристрій — це нейростимулятор, з’єднаний з масивом електродів, який імплантується в область спинного мозку, яка контролює рух ніг. Цей пристрій забезпечує необхідну електричну стимуляцію для активації м’язів ніг – по суті, створюючи цифровий міст між головним і спинним мозком. Вся система працює без проводів, що дозволяє користувачеві пересуватися самостійно.
Команда випробувала систему на 38-річному чоловікові з травмою спинного мозку внаслідок аварії на велосипеді 10 років тому. Після операції з імплантації міст дозволив учаснику відновити інтуїтивний контроль над рухами ніг, дозволяючи йому стояти, ходити з милицями, підніматися сходами та долати складну місцевість. Інтерфейс мозок-хребет залишався надійним і стабільним протягом більше одного року використання, в тому числі вдома без нагляду.
Це дослідження дає надію людям із травмами спинного мозку, і тому ми дуже раді назвати його нашим проривом року у 2023 році.
Критерії відбору
Команда Світ фізики Проривом 2023 року було обрано журі Світ фізики редактори, які переглянули сотні оновлених досліджень і новин, опублікованих на веб-сайті цього року в усіх галузях фізики. Крім того, що було повідомлено в Світ фізики у 2023 році переможець має відповідати таким критеріям:
- Значний прогрес у знаннях або розумінні
- Важливість роботи для наукового прогресу та/або розробки реальних додатків
- Загальний інтерес для Світ фізики читачі
Нижче наведено дев’ять осіб, які посіли друге місце, і завершили нашу десятку найкращих досягнень 10 року в хронологічному порядку. Світ фізики.
До Ксенофон Стракоса, Ханне Бісманс, Магнус Берггрен та колегам з Лінчепінгського університету, Лундського університету та Гетеборзького університету за розробку способу створювати електронні схеми безпосередньо всередині живої тканини. Взаємодія нейронної тканини з електронікою дає можливість вивчати складні електричні сигнали нервової системи або модулювати нейронні схеми для лікування захворювань. Однак невідповідність між жорсткою електронікою та м’якими тканинами ризикує пошкодити делікатні живі системи. Замість цього команда використовувала гель для ін’єкцій, щоб створити м’які електроди безпосередньо в тілі. Після введення в живу тканину ензими в гелі розщеплюють ендогенні метаболіти в організмі, які запускають ферментативну полімеризацію органічних мономерів у гелі, перетворюючи їх на стабільні м’які провідні електроди. Дослідники перевірили цей процес, вводячи гелі рибкам даніо та медичним п’явкам, де гель полімеризувався та вирощував електроди в тканині.
До Теджін Цай в Університеті Рочестера в США та Йоркському університеті Канади, а також колеги, що працюють над Fermilab MINERvA експеримент, щоб показати, як інформацію про внутрішню структуру протона можна отримати з розсіювання нейтрино від пластикової мішені. Нейтрино — це субатомні частинки, які рідко взаємодіють з матерією. Тому виникли сумніви, коли Цай, докторант, припустив, що випадкове розсіювання нейтрино від протонів у пластиці можна спостерігати. Величезним завданням для команди було спостереження за сигналом нейтрино, розсіяних від одиноких протонів (ядра водню) у значно більшому фоні нейтрино, розсіяних протонами, зв’язаними в ядрах вуглецю. Щоб вирішити цю проблему, вони змоделювали сигнал, розсіяний вуглецем, і ретельно відняли його з експериментальних даних. Окрім того, що ця техніка дозволяє зрозуміти структуру протона, ця техніка може також пролити світло на те, як нейтрино взаємодіють з матерією.
До Селії Вірманн і Маркус Оберталер Гейдельберзького університету, Німеччина, разом з Стефан Фльорхінгер Університету Єни, Німеччина, та колегам з Університету Комплутенсе де Мадрид, Іспанія, Рурського університету Бохума, Німеччина та Вільного університету Брюсселя, Бельгія, за використання конденсату Бозе-Ейнштейна (BEC) для моделювання Всесвіту, що розширюється, і квантові поля в ньому. У цій змодельованій системі конденсат представляв Всесвіт, а фонони, що рухалися крізь нього, відігравали роль квантових полів. Змінюючи довжину розсіювання атомів у BEC, команда змусила «Всесвіт» розширюватися з різною швидкістю та вивчила, як фонони викликають у ньому коливання щільності. Теорії космології передбачають, що подібні ефекти були відповідальними за зародження великомасштабної структури в ранньому Всесвіті, тому змодельований Всесвіт може дати цінну інформацію про те, як справжній став таким, яким він є сьогодні.
До Ромен Тіроль та Ріккардо Сапієнцa в Імперському коледжі Лондона та його колегам за демонстрацію інтерференції Янга з подвійною щілиною в часі. Спостереження інтерференції світлових хвиль у 19 столітті Томас Янг є одним із найбільш знакових експериментів в історії фізики, який забезпечив фундаментальну підтримку хвильової теорії світла. Хоча цей та інші подібні експерименти включають дифракцію світла через пару вузьких щілин у просторі, дослідники з Великобританії та інших країн показали, що можна досягти еквівалентного ефекту, використовуючи подвійні щілини в часі. Тимчасовий аналог передбачає фіксований імпульс, але змінну частоту. Матеріал, у якому дві щілини швидко з’являються, а потім одна за одною зникають, має призводити до того, що вхідні хвилі зберігають свій шлях у просторі, але поширюються за частотою. Дослідники досягли цього, двічі поспіль увімкнувши та вимкнувши відбивну здатність напівпровідникового дзеркала та записавши інтерференційні смуги вздовж частотного спектру світла, що відбивається від дзеркала. Вони побачили, що інтерференція виникає між хвилями на різних частотах, а не в різних просторових положеннях. Робота може мати кілька застосувань, таких як оптичні комутатори для обробки сигналів і зв'язку або в оптичних обчисленнях.
До Бен Ланьон та колеги з Університету Інсбрука, Австрія, та Університету Париж-Сакле, Франція, за створення квантового ретранслятора та використання його для передачі квантової інформації на відстань 50 км через стандартні телекомунікаційні волокна, демонструючи таким чином усі ключові функції міжміська квантова мережа в одній системі. Команда створила свій квантовий повторювач з пари захоплених іонів кальцію-40, які випромінюють фотони після освітлення лазерним імпульсом. Ці фотони, кожен з яких переплутаний зі своїм «батьківським» іоном, потім перетворюються на телекомунікаційні довжини хвиль і надсилаються вниз по окремих оптичних волокнах довжиною 25 км. Нарешті, повторювач змінює заплутаність двох іонів, залишаючи два заплутані фотони на відстані 50 км один від одного – приблизно така відстань, яка потрібна для створення великомасштабних мереж із кількома вузлами.
Побачив Вай Хла, Фолкер Роуз at Аргонна Національна лабораторія в США та колеги для зображення одного атома за допомогою синхротронного рентгенівського випромінювання. Донедавна найменшим розміром зразка, який можна було проаналізувати за допомогою синхротронної скануючої тунельної мікроскопії, була аттограма, яка становить близько 10,000 1 атомів. Це пояснюється тим, що рентгенівський сигнал, створюваний одним атомом, надзвичайно слабкий, а звичайні детектори недостатньо чутливі, щоб його виявити. Щоб уникнути цього, команда додала гострий металевий наконечник до звичайного рентгенівського детектора, який розміщується лише на XNUMX нм над зразком для дослідження. Коли гострий наконечник переміщується по поверхні зразка, електрони тунелюють через простір між наконечником і зразком, створюючи струм, і це, по суті, виявляє «відбитки пальців», унікальні для кожного елемента. Це дозволило команді поєднати надвисоку просторову роздільну здатність скануючої тунельної мікроскопії з хімічною чутливістю, яку забезпечує інтенсивне рентгенівське освітлення. Завдяки здатності відстежувати токсичні матеріали до надзвичайно низьких рівнів, ця техніка може призвести до застосування в дизайні матеріалів, а також у науці про навколишнє середовище.
До Співпраця EIGER за використання космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) для пошуку переконливих доказів того, що ранні галактики відповідальні за реіонізацію раннього Всесвіту. Реіонізація відбулася приблизно через 1 мільярд років після Великого вибуху і включала іонізацію водню. Це дозволило світлу, яке було б поглинуте воднем, потрапити до сучасних телескопів. Схоже, що реіонізація почалася як локальні бульбашки, які росли та об’єднувалися. Ці бульбашки були створені джерелами випромінювання, і одна з можливостей полягає в тому, що воно походить від зірок у галактиках. Дослідники EIGER використовували камеру ближнього інфрачервоного діапазону JWST, щоб спостерігати за світлом від стародавніх квазарів, які пройшли крізь іонізовані бульбашки. Вони виявили кореляцію між розташуванням галактик і бульбашок, що свідчить про те, що світло від цих ранніх галактик справді було відповідальним за реіонізацію.
До Мен Ван, Сонлінь Ши та Джей Файнберг Єврейського університету в Єрусалимі, Ізраїль, за відкриття того, що тріщини в певних матеріалах можуть поширюватися швидше, ніж швидкість звуку. Результат суперечить як попереднім експериментальним результатам, так і прогнозам, заснованим на класичній теорії, яка стверджує, що надзвукове поширення тріщин не повинно бути можливим, оскільки швидкість звуку в матеріалі відображає, наскільки швидко механічна енергія може проходити через нього. Спостереження команди можуть свідчити про наявність так званої динаміки «суперзсуву», що керується принципами, відмінними від тих, які керують класичними тріщинами, як це передбачено Майкл Мардер Техаського університету в Остіні, США майже 20 років тому.
До Співпраця АЛЬФА за показ того, що антиматерія реагує на гравітацію майже так само, як матерія. Фізики використали експеримент ALPHA-g у CERN, щоб провести перше пряме спостереження атомів антиматерії, що вільно падають – антиводню, який містить антипротон, зв’язаний з антиелектроном. Це було зроблено у високій циліндричній вакуумній камері, в якій антиводень спочатку утримувався в магнітній пастці. Антиводень був вивільнений з пастки та дозволений анігілювати на стінках камери. Команда виявила, що більше анігіляцій відбувалося нижче точки вивільнення, ніж вище. Розглянувши тепловий рух антиводню, команда дійшла висновку, що антиматерія падає вниз. Дивно, але гравітаційне прискорення антиводню становило приблизно 75% від прискорення нормальної матерії. Хоча це вимірювання має низьку статистичну значущість, воно залишає відкритими двері для нової фізики за межами Стандартної моделі.
Почесна згадка
Почесна згадка в нашій топ-10 цього року дісталася фізикам, які працюють на 3.5 млрд дол. Національний фонд запалювання (NIF) у США за роботу, яка була виконана в лабораторії наприкінці минулого року після того, як ми обрали наших переможців 2022 року (тому також упускаємо наш проривний вибір 2023 року). 13 грудня 2022 року лаб оголошений генерування більшої кількості енергії в результаті реакцій керованого ядерного синтезу, ніж було необхідно для забезпечення реакції. Лазерний постріл, зроблений 5 грудня 2022 року, вивільнив 3.15 мільйона джоулів (МДж) енергії з крихітної гранули, що містить два ізотопи водню, у порівнянні з 2.05 МДж, які ці лазери доставили до цілі. Ця демонстрація чистого приросту енергії є важливою віхою в лазерному термоядерному синтезі.
Світ фізикиВисвітлення Прориву року здійснюється за підтримки Звіти про прогрес у фізиці, який пропонує неперевершену видимість для ваших новаторських досліджень.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/brain-computer-interface-that-allowed-a-paralysed-man-to-walk-is-the-physics-world-2023-breakthrough-of-the-year/
- : має
- :є
- : ні
- :де
- $3
- 000
- 1
- 10
- 13
- 15%
- 160
- 20
- 20 роки
- 2022
- 2023
- 50
- a
- здатність
- МЕНЮ
- вище
- поглинається
- AC
- прискорення
- аварія
- Achieve
- досягнутий
- через
- діяльність
- доданий
- доповнення
- просування
- після
- алгоритм
- ВСІ
- дозволено
- Дозволити
- по
- Також
- хоча
- an
- Древній
- та
- крім
- з'являтися
- з'являється
- застосування
- ЕСТЬ
- навколо
- масив
- штучний
- AS
- зібраний
- At
- атом
- Остін
- Австрія
- автоматичний
- фон
- заснований
- BE
- BEC
- оскільки
- було
- почався
- буття
- Бельгія
- нижче
- між
- За
- Великий
- великий вибух
- Мільярд
- тіло
- обидва
- пов'язаний
- Brain
- Перерва
- прорив
- прориви
- BRIDGE
- Приносить
- але
- by
- call
- прийшов
- кімната
- CAN
- вуглець
- обережно
- Викликати
- CERN
- певний
- виклик
- камера
- заміна
- хімічний
- вибір
- клацання
- підніматися
- колеги
- коледж
- об'єднувати
- Комунікація
- порівняний
- переконливий
- повний
- комплекс
- включає
- що включає
- обчислення
- уклали
- Проведення
- підключений
- беручи до уваги
- будівництво
- контроль
- контроль
- управління
- звичайний
- перероблений
- перетворення
- Кореляція
- Космологія
- може
- охоплення
- тріщина
- створювати
- створений
- створення
- Критерії
- Поточний
- руйнівний
- дані
- Грудень
- поставляється
- постачає
- демонстрація
- Щільність
- дизайн
- виявляти
- розвиненою
- розвивається
- розробка
- пристрій
- різний
- цифровий
- прямий
- безпосередньо
- зникають
- відкриття
- Захворювання
- відстань
- зроблений
- Двері
- подвійний
- вниз
- два
- динаміка
- кожен
- Раніше
- Рано
- Ранній Всесвіт
- editors
- ефект
- ефекти
- Electronic
- електроніка
- електрони
- елемент
- в іншому місці
- включений
- дозволяє
- енергія
- досить
- навколишній
- ферментативні
- Еквівалент
- по суті
- докази
- Розширювати
- розширюється
- досвідчений
- експеримент
- експериментальний
- Експерименти
- надзвичайно
- Фолс
- false
- знаменитий
- швидше
- Поля
- в кінці кінців
- знайти
- Перший
- фіксованою
- коливання
- після
- для
- знайдений
- Франція
- частота
- від
- функціональні можливості
- фундаментальний
- далі
- злиття
- Отримувати
- Галактики
- ГАЗ
- Загальне
- покоління
- Німеччина
- отримати
- GitHub
- йде
- управляється
- вага
- виросла
- сітка
- Новаторський
- керівництво
- було
- відбувається
- Мати
- має
- Серце
- іврит
- Герой
- допоміг
- його
- його
- історія
- Головна
- надія
- Як
- Однак
- HTML
- HTTP
- HTTPS
- Сотні
- Гідрування
- знакових
- Запалювання
- зображення
- Зображеннями
- Imperial
- Імперський коледж
- Імперський коледж Лондона
- in
- У тому числі
- Вхідний
- самостійно
- вказувати
- індивідуальний
- інформація
- всередині
- розуміння
- замість
- Намір
- наміри
- взаємодіяти
- взаємодіючих
- інтерес
- інтерфейс
- втручання
- внутрішній
- в
- інтуїтивний
- залучати
- залучений
- включає в себе
- ізотопів
- Ізраїль
- питання
- IT
- ЙОГО
- Джеймс
- Джеймс Вебб космічний телескоп
- JPG
- просто
- ключ
- знання
- lab
- масштабний
- більше
- лазер
- лазери
- останній
- Минулого року
- Пізно
- вести
- догляд
- довжина
- рівні
- світло
- як
- Перераховані
- життя
- місцевий
- місць
- логотип
- Лондон
- подивитися
- низький
- низькі рівні
- знизити
- made
- підтримувати
- основний
- зробити
- людина
- матеріал
- Матеріал дизайну
- Матеріали
- Матерія
- макс-ширина
- Може..
- вимір
- механічний
- лікарський
- Зустрічатися
- згадати
- Мікроскопія
- віха
- мільйона
- дзеркало
- промахів
- MJ
- модель
- Імпульс
- монітор
- більше
- найбільш
- рух
- двигун
- рухатися
- переїхав
- руху
- руху
- переміщення
- багато
- множинний
- повинен
- National
- Близько
- майже
- необхідний
- мережу
- мережу
- мереж
- Нейронний
- нейтрино
- Нові
- новини
- дев'ять
- вузол
- вузли
- нормальний
- ядерний
- Ядерний синтез
- спостереження
- спостереження
- спостерігається
- іноді
- сталося
- of
- від
- Пропозиції
- Огайо
- on
- ONE
- відкрити
- працює
- or
- порядок
- органічний
- Інше
- інші
- наші
- з
- над
- пара
- панель
- учасник
- Пройшов
- шлях
- Люди
- виконується
- постійний
- Фотони
- Фізика
- Світ фізики
- підібраний
- розміщений
- пластик
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- грав
- задоволений
- точка
- позиції
- можливість
- це можливо
- влада
- передбачати
- передвіщений
- Прогнози
- наявність
- попередній
- Принципи
- Проблема
- процес
- обробка
- виробляти
- Вироблений
- випускає
- прогрес
- поширення
- протони
- за умови
- забезпечує
- забезпечення
- опублікований
- пульс
- Квантовий
- квантова інформація
- Швидко
- швидко
- Випромінювання
- швидко
- рідко
- ставки
- швидше
- реакція
- реальний
- Реальний світ
- реального часу
- нещодавно
- запис
- запис
- Відображає
- повернути
- регіон
- райони
- звільнити
- випущений
- надійний
- залишився
- Повідомляється
- Звіти
- представлений
- вимагається
- дослідження
- дослідник
- Дослідники
- дозвіл
- Реагувати
- відповідальний
- відновлення
- результат
- результати
- жорсткий
- ризики
- Роль
- грубо
- то ж
- бачив
- сканування
- розсіяний
- наука
- науковий
- другий
- напівпровідник
- чутливий
- Чутливість
- посланий
- окремий
- кілька
- гострий
- пролити
- постріл
- Повинен
- показав
- показ
- Сигнал
- сигнали
- значення
- аналогічний
- один
- Розмір
- So
- М'який
- ВИРІШИТИ
- Звучати
- Джерела
- Простір
- космічний телескоп
- Іспанія
- просторовий
- спектр
- швидкість
- поширення
- стабільний
- стояти
- standard
- Зірки
- стан
- статистичний
- стимулювати
- історії
- структура
- навчався
- Вивчення
- субатомні частинки
- такі
- надзвуковий
- нагляд
- підтримка
- Підтриманий
- поверхню
- Хірургія
- Свопи
- система
- Systems
- Мета
- команда
- техніка
- зв'язок
- телекоми
- телескоп
- телескоп
- перевірений
- Техас
- ніж
- Що
- Команда
- Великобританія
- їх
- Їх
- потім
- теорія
- Там.
- тим самим
- теплової
- Ці
- вони
- це
- У цьому році
- ті
- через
- слайдами
- час
- чайові
- тканину
- тканини
- до
- сьогодні
- разом
- занадто
- топ
- Кращі 10
- простежувати
- переклад
- в пастці
- подорожувати
- траверс
- лікувати
- викликати
- тунель
- Поворот
- Двічі
- два
- Uk
- створеного
- Всесвіт
- університет
- безпрецедентний
- до
- Updates
- us
- використання
- використовуваний
- користувач
- використання
- Вакуум
- підтверджено
- Цінний
- дуже
- через
- видимість
- ходити
- ходьба
- ван
- було
- хвиля
- довжини хвиль
- хвилі
- шлях..
- we
- Web
- веб-сайт
- ДОБРЕ
- були
- коли
- який
- в той час як
- ВООЗ
- всі
- чому
- переможець
- Переможці
- з
- в
- без
- Work
- робочий
- світ
- б
- рентгенівський
- рік
- років
- йорк
- вашу
- зефірнет