बिंदु की तरह स्पर्श उत्तेजनाओं evoking के लिए एक सरल stimulatory डिवाइस: LFP के लिए एक सर्चलाईट बदलाव स्पाइक
Summary
प्रकाश यांत्रिक परिधीय उत्तेजनाओं के लिए एक उपयुक्त उत्तेजक spikes को स्थानीय क्षेत्र क्षमता (LFPs) से जटिल संक्रमण को स्पष्ट करने के लिए बनाया गया था. एक आवेदन के रूप में, somatosensory प्रांतस्था से दर्ज स्पाइकिंग गतिविधियों के लिए एक बहु – उद्देश्य अनुकूलन रणनीति द्वारा विश्लेषण किया गया. परिणाम प्रस्तावित उत्तेजक मिलीसेकंड और मिलीमीटर precisions साथ स्पर्श उत्तेजनाओं देने में सक्षम था कि प्रदर्शन किया.
Abstract
वर्तमान neurophysiological अनुसंधान spikes को अर्थात् स्थानीय क्षेत्र क्षमता के spikes (LFPs) से संक्रमण में और LFPs से न्यूरॉन न्यूरॉन से संकेत मार्ग, जांच करने के तरीके विकसित करने के उद्देश्य से बना है.
LFPs कील गतिविधि पर एक जटिल निर्भरता है और उनके संबंध अभी भी खराब है 1 समझा जाता है. इन संकेत संबंधों की व्याख्या नैदानिक निदान (डीप ब्रेन उत्तेजना के लिए जैसे उत्तेजना मानदंड) के लिए और सामान्य और रोग की स्थिति (जैसे मिरगी, पार्किंसंस रोग, पुराने दर्द) में तंत्रिका कोडन रणनीतियों का एक गहरी समझ के लिए दोनों के लिए मददगार होगा. इस उद्देश्य के लिए, एक उत्तेजना उपकरणों, उत्तेजना मानदंड और कम्प्यूटेशनल विश्लेषण से संबंधित तकनीकी मुद्दों को हल करने के लिए है. इसलिए, एक कस्टम निर्मित उत्तेजना डिवाइस यांत्रिक प्रतिध्वनि में अपने ऊपर लेना नहीं है कि अच्छी तरह से स्थान और समय में विनियमित उत्तेजनाओं देने के क्रम में विकसित किया गया था. बाद में,एक दृष्टांत के रूप में, विश्वसनीय LFP-कील रिश्तों का एक सेट निकाला गया था.
डिवाइस का प्रदर्शन, कोशिकी रिकॉर्डिंग द्वारा जांच की गई संयुक्त रूप से spikes और चूहे प्राथमिक somatosensory प्रांतस्था से लागू उत्तेजनाओं, को LFP के हिमायती हैं. फिर, एक बहु – उद्देश्य अनुकूलन रणनीति के माध्यम से, LFPs पर आधारित कील घटना के लिए एक भविष्य कहनेवाला मॉडल अनुमान लगाया गया था.
इस प्रतिमान के आवेदन डिवाइस पर्याप्त रूप से आम piezoelectric actuators outperforming, उच्च आवृत्ति स्पर्श उत्तेजना देने के लिए अनुकूल है कि पता चलता है. डिवाइस की प्रभावकारिता का एक सबूत के रूप में, निम्न परिणाम प्रस्तुत किए गए हैं: 1) LFP प्रतिक्रियाओं के समय और विश्वसनीयता खैर, कील प्रतिक्रियाओं से मेल 2) LFPs उत्तेजना इतिहास के प्रति संवेदनशील हैं और औसत प्रतिक्रिया न केवल कब्जा लेकिन यह भी कील गतिविधि में और, अंत में, 3) LFP का उपयोग कर परीक्षण के लिए परीक्षण के उतार चढ़ाव यह एक सीमा ओ अनुमान संभव है संकेतच कील गतिविधि के विभिन्न पहलुओं पर कब्जा कि भविष्य कहनेवाला मॉडल.
Introduction
संकेत के संदर्भ में आवेग प्रतिक्रिया प्रसंस्करण एक dynamical प्रणाली के व्यवहार का एक मौलिक लक्षण वर्णन प्रदान करता है.
आदर्श आवेग प्रोत्साहन व्यावहारिक रूप से प्राप्त नहीं है, यह उच्च आवृत्ति विस्थापन उत्पन्न करता है कि एक actuator तत्व का उपयोग करके इसे का एक उचित सन्निकटन प्राप्त करना संभव है. प्रकाश स्पर्श-थरथानेवाला उत्तेजना के इस प्रकार दोनों गहरे त्वचा (जैसे तेजी से, जवाब देने के लिए तेजी से Pacinian कॉर्पुसल्स आदत डाल) 2 और सतही रिसेप्टर्स (जैसे कम सीमा धीरे धीरे मार्केल थाली के आकार का संरचनाओं आदत डाल) 2 लक्षित करने के लिए जाना जाता है.
वर्तमान उत्तेजना उपकरणों, मुख्य रूप से piezoelectric actuators, कमियों के एक नंबर, कम से कम नहीं अनुनादों और छोटे displacements के साथ लिया जाता है. इन खामियों को दूर करने, आवेग की तरह उत्तेजना के एक विकल्प के कार्यान्वयन खड़ी एक पा टिप (हमारे मामले में एक कैक्टस smoothed टिप) का उपयोग कर का प्रस्ताव हैएक मध्य दूरी वक्ता शंकु की झिल्ली केंद्र पर मुहिम शुरू की. यह बड़ा विस्थापन और व्यापक आवृत्ति स्पेक्ट्रम का लाभ प्रदान करता है.
एक ऐसी युक्ति का एक प्रभावी आवेदन निर्भरता spikes को LFPs की प्रासंगिक neurophysiological समस्या का अध्ययन किया गया था. क्योंकि इन बिजली घटनाओं के बीच सूक्ष्म अस्थायी एसोसिएशन के एक पतले नियंत्रित डिवाइस परिधीय उत्तेजनाओं पहुंचाने के लिए जरूरी था. उत्तेजनाओं "पृष्ठभूमि शोर" को कम करने और ब्याज के संकेत पैनापन करने के क्रम में उपवास के रूप में और संभव के रूप में स्थानिक चयनात्मक होना था. इस उद्देश्य के लिए, उत्तेजना डिवाइस और प्रोत्साहन वितरण प्रोटोकॉल संयुक्त रूप से कार्य के लिए अनुकूलित थे. इस पत्र में, हम तकनीक का वर्णन है और कुछ प्रतिनिधि परिणाम प्रस्तुत करते हैं.
बेतरतीब बनती दालों पर आधारित एक उत्तेजना प्रोटोकॉल आदी से बचने के लिए बनाया गया है और अनुकूलित किया गया है. इस प्रोटोकॉल शास्त्रीय जोड़ी का लाभ देने की पेशकशदालों एड और उत्तेजनाओं और neuronal गतिविधि का सहज आवधिक फटने के बीच नकली लॉकिंग की संभावना कम हो.
इस का उपयोग करके यह तेज और विश्वसनीय LFP और कील प्रतिक्रियाएं प्राप्त करने के लिए और उत्तेजना इतिहास पर दोनों LFPs और spikes की निर्भरता से संबंधित इन प्रतिक्रियाओं की खास विशेषता यह कब्जा करने के लिए संभव था बनती पल्स बेतरतीब. दरअसल, कच्चे LFP प्रतिक्रियाओं से, तीन LFP का एक सेट की जोरदार औसत कील प्रतिक्रिया के साथ correlating (LFP ही, पहले व्युत्पन्न का LFP पहले व्युत्पन्न और चरण) सुविधाएँ, भी निकाला गया था.
कुछ तरीकों LFPs 3,4 से spikes भविष्यवाणी मॉडल है कि फिट करने के लिए प्रस्तावित किया गया है. सामान्य तौर पर, आम भी प्रोत्साहन के संकेत से कील घटना की भविष्यवाणी करने के लिए, कम से कम / अधिकतम करने के उद्देश्य समारोह का उचित विकल्प द्वारा मॉडल फिटिंग प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण बिंदु गठन किया जाता है. उद्देश्य कार्यों की एक श्रृंखला का प्रस्ताव किया गया हैइनमें से डी (जैसे सहसंबंध और जुटना) 5 कोई भी संयुक्त रूप से कील प्रतिक्रियाओं की पूरी जटिलता कब्जा. तदनुसार, बहु – उद्देश्य अनुकूलन पर आधारित एक उपन्यास रूपरेखा पेश की है. हम बताते हैं कि प्रस्तावित तैयार कर लिया है और इस कम्प्यूटेशनल ढांचे यह रिश्तों स्पाइक के लिए मजबूत LFP के आधार पर भविष्य कहनेवाला मॉडल का एक सेट अनुमान संभव है का उपयोग करके.
Protocol
Representative Results
Discussion
यह काम सबसे पहले तेजी से और स्थानिक बिंदु की तरह संवेदी उत्तेजनाओं देने के लिए सक्रिय करने, नया सरल और कम लागत वाली डिवाइस को प्रस्तुत किया. फिर एक यादृच्छिक बनती पल्स उत्तेजना प्रोटोकॉल और कम्प्यूटेश?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
एस.एन. और AGZ PON 01-01297 VIRTUALAB निधियों द्वारा समर्थित थे.
Materials
| Microstepper | AB Transvertex (Stockholm, Sweden) | The microstepper used to pull down the electrode matrix | |
| 32 channels Cheetah System | Neuralynx (MT, USA) | The electrophysiological recording system | |
| L293D h-bridge | RS Components (Cinisello Balsamo, Italy) | The bridge used to connect the microcontroller to the speaker | |
| H21A3 Optical Interrupter Switch | Fairchild Semiconductor Corporation (San Jose, California) | The phototransistor used to estabilish the tip displacement | |
| Arduino Uno | Arduino (Duemilanove, Italy) | The microcontroller used to deliver current pulse to the speaker | |
| Microelectrode Matrices GB1 | FHC | ||
| Isoflurane | Rhodia Organique Fine Ltd. | The anaestetic used to prepare animals | |
| Stereotaxic apparatus | Narishighe (Tokyo, Japan) | ||
| Sprague-Dawley male rats | Charles River (Calco, LC, Italy) | ||
| Gallamine thriethiodide | Sigma-Aldrich | The compound used to curarize the animals | |
| Cresyl violet | Sigma-Aldrich | ||
| Topical antiseptics (Betadine 10%) | Meda Pharma (Milanm Italy) | ||
| Heparine | Sigma-Aldrich | ||
| Formaldehyde | Carlo Erba Reagents (Pomigliano Milanese, Milan, Italy) |
References
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