Tensão de polarização, voltametria cíclica, espectroscopia de impedância elétrica e para Interfaces Neurais

O objetivo geral deste procedimento é monitorar a qualidade da interface do tecido do eletrodo dos sistemas protéticos de gravação neural implantados, bem como melhorar a qualidade do registro e a funcionalidade a longo prazo. Isso é feito coletando primeiro dados diários de impedância eletroquímica, espectroscopia e registro neural. Os dados de telemetria V cíclico ou CV são coletados para obter mais detalhes sobre a qualidade das interfaces do tecido do eletrodo que não mostram atividade neural e exibem alta impedância.

Em seguida, uma polarização corretiva de tensão de 1,5 volts é aplicada por quatro segundos. Isso é seguido pela coleta contínua de dados e polarização de tensão adicional, conforme necessário. Em última análise, a impedância mais baixa e a melhoria ou renascimento da atividade neural registrada são possíveis usando esses métodos.

A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como administração de medicamentos ou modificação de serviço, é que a polarização de voltagem pode ter um efeito robusto na melhoria da funcionalidade e do desempenho dos sistemas protéticos de gravação neural após dezenas a centenas de dias após a implantação. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da engenharia neural, como melhorar a vida útil funcional dos sistemas de eletrodos implantáveis. As implicações dessa técnica se estendem à terapia ou ao diagnóstico de uma infinidade de déficits neurológicos.

Isso é importante à medida que a prevalência e as opções de tratamento desses déficits aumentam no laboratório de metanfetamina. PG stat adaptado com FA dois e add-ons de mucks de canal. Crie um adaptador de estágio principal para conectar os mucks de canal ao estágio principal.

Agora conecte os eletrodos de trabalho e detecção ao complemento de mucks do canal. Em seguida, conecte os eletrodos de referência e contador conectados ao animal sujeito à parte do adaptador do estágio principal conectado ao caminho de retorno da corrente. Inicie o software do analisador de resposta de frequência e verifique se o procedimento file está configurado para testar duas formas de onda de sinais múltiplos, cada uma consistindo de 15 sinais simultaneamente, variando de 10 hertz a 30 kilohertz.

Além disso, certifique-se de que a tensão aplicada seja de 25 milivolts ou menos. Agora abra e edite o arquivo do projeto. O projeto usa os loops do arquivo de procedimento em cada canal e salva o resultado.

Conecte o sujeito animal com um estágio passivo da cabeça sem amplificação. Os estágios de cabeça ativos não passarão sinais de entrada. Execute o arquivo de projeto dependendo das configurações.

As gravações de cada canal levam entre 10 segundos e alguns minutos. Agora exiba e interprete o resultado. Passe os arquivos de texto de saída com o MATLAB e faça um gráfico de nyquist ou bode.

Mudanças de fase dependentes da frequência indicam uma resposta tecidual. Inicie o software do sistema eletroquímico de uso geral. Verifique se as configurações do arquivo de procedimento estão definidas para varrer a tensão em 50 milivolts por segundo e estão dentro dos limites de hidrólise.

Execute pelo menos três varreduras para que o sistema atinja o equilíbrio e salve os resultados da varredura final. A taxa de varredura pode ser aumentada para um volt por segundo para reduzir o tempo de medição. No entanto, a forma da curva IV provavelmente mudará se a taxa de varredura for mais rápida do que as reações de transferência de carga que ocorrem na interface do tecido do eletrodo.

Em seguida, abra e edite o arquivo de projeto. O projeto usa os loops do arquivo de procedimento em cada canal e salva os resultados. Conecte o sujeito animal com um estágio de cabeça passiva e execute o arquivo de projeto a um volt por segundo.

A coleta leva 10 segundos por canal enquanto usa uma taxa de fraude de 50 milivolts por segundo. Leva cerca de três minutos por canal. Por fim, exiba e interprete os resultados.

Passe os arquivos de texto de saída com o MATLAB e plote a relação IV. A capacidade de carga é quantificada integrando a área da corrente do cateter dentro do CV E. A decisão mais crítica neste protocolo é decidir quando aplicar uma polarização de tensão. Isso é possibilitado pela telemetria cíclica de impedância e dados de gravação.

Inicie o software do sistema eletroquímico de uso geral e verifique se o arquivo de procedimento está configurado para usar o método de etapas e varreduras. Pise a tensão em 1.5 volts por durações de quatro segundos. Em seguida, abra e edite o arquivo de projeto, que usa o arquivo de procedimento para percorrer cada canal e salvar o resultado.

Conecte o assunto animal com um estágio passivo e execute as gravações do arquivo de projeto de cada canal. Leve cerca de 10 segundos, colete o EIS CV e os dados de gravações e interprete os resultados em um fluxo de trabalho típico. As gravações e o EIS são coletados diariamente ou semanalmente em todos os canais, enquanto o CV e o rejuvenescimento podem ser usados.

Se a atividade de pico não for mais detectável, o EIS muda ao longo de dias a semanas após o implante de um eletrodo. Os dados azuis foram coletados imediatamente após a implantação e os dados verdes quatro meses depois. Quando os dados EIS são exibidos como um gráfico de nyquist, um semicírculo em frequências mais altas perto da origem é indicativo da resposta do tecido no local do eletrodo.

A análise CV produz uma curva de tensão atual que mostra alguma histerese. A estatística CV mais relevante é a capacidade de carga, a área dentro da curva IV normalizada pela área do local do eletrodo. Eletrodos com grande capacidade de carga são preferidos para microestimulação.

Durante o rejuvenescimento, um pulso de tensão é aplicado. Isso geralmente resulta em maior capacidade de carga e diminuição das magnitudes de impedância, o pico também pode ser restaurado em canais que anteriormente tinham picos. Embora o rejuvenescimento tenha apenas efeitos de curto prazo na impedância e na relação sinal-ruído, essa técnica pode ser aplicada diariamente.

Em dados coletados diariamente de uma cobaia implantada com uma matriz de 16 canais, o rejuvenescimento teve um efeito robusto na redução da magnitude de impedância de um quilohertz em uma ordem de magnitude após cada aplicação. Como resultado dos sinais recuperados e da impedância mais baixa, a SNR aumentou após cada sessão de rejuvenescimento. Por fim, todos os sinais foram perdidos após 160 dias após a implantação e o rejuvenescimento não foi mais eficaz.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em aproximadamente uma hora. Ao tentar este procedimento, é importante garantir que as conexões adequadas sejam feitas e que os resultados da espectroscopia de impedância indiquem uma resposta tecidual significativa antes dos tratamentos biológicos de voltagem.