بررسی دینامیک فضا-زمان فعالیت های عصبی در قشر حسی مغز
محور پژوهش
تجهیزات و ملزومات پزشکی
پژوهشکده/دانشکده
مهندسی برق و کامپیوتر
حوزه پژوهش
علوم اعصاب محاسباتی - علوم اعصاب سیستم ها
عنوان
بررسی دینامیک فضا-زمان فعالیت های عصبی در قشر حسی مغز
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
: یکی از اهداف اساسی علوم اعصاب سیستم ها این است که ساختار پردازش های محلی که مبتنی بر فعالیت های مکانی نواحی مختلف مغز، لایه های کورتکس و انواع مختلف سلول های عصبی است، روشن گردد. عموما مدار های عصبی محلی در ابعاد میکرو متر، به دلیل عدم تطابق مقیاس بین روش های مشاهده و اندازه مغز حیوانات، به صورت مجزا مورد مطالعه قرار گرفته اند. این امر بررسی سازوکار ادغام سراسری پردازش های محلی را نامشخص نگه داشته است. بررسی این مساله در ایجاد پیوند بین ساختار مدارهای نورونی در ابعاد میکرومتری و نحوه ی ارتباط عملکردی آنها موثر بوده و می تواند در راستای شناخت دقیق تر ساختار مغز موثر باشد. گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها این پژوهش طی قراردادی فی‌مابین دانشگاه صنعتی اصفهان و دانشگاه MONASH استرالیا در حال انجام است. همه‌ی آزمایش های مورد نیاز در این پژوهش مطابق دستورالعمل‌های بین‌المللی انجام شده و توسط کمیته‌ی اخلاق آزمایش حیوانات دانشگاه ملی استرالیا مورد تایید قرار گرفته اند. در این آزمایش‌ها از 2 موش صحرایی نَر نژاد ویستار استفاده شده است که طی یک عمل جراحی جمجمه‌بُری یک آرایه میکروالکترودی 10در 10 (طول الکترودها: 1500میکرومتر - فاصله هر دو الکترود مجاور: 400میکرومتر)، به طور مستقیم بر روی سطح قشر حسی اولیه کاشته شده است. سیگنال‌های اخذ شده با فرکانس نمونه برداری30 کیلوهرتز بوده که شامل سیگنال‌های پتانسیل عمل (spike) و سیگنال‌های پتانسیل میدان محلی (LFP) است. این داده‌ها شامل فعالیت خودبه‌خودی مغز بدون اعمال تحریک، و بخشی دیگر از داده ها حاصل اعمال تحریک سینوسی پایدار (فرکانس: 40هرتز- دامنه: 80 و یا 240 میکرومتر) با استفاده از پیزوالکتریک به پَد ویبره متصل به موهای اطراف بینی و دهان موش است. در این تحقیق در ابتدا به مطالعه‌ی انواع روش‌های کمی سازی فعالیت‌های جمعی سلول‌های عصبی پرداخته شد. این مطالعات شامل روش‌های بررسی تزویج نوسانات بین فرکانس‌های مختلفِ سیگنال‌های پتانسیل میدان محلی و همچنین بررسی رابطه‌ی عِلّی بین سیگنال‌های پتانسیل عمل و فرکانس‌های مختلف از سیگنال‌های پتانسیل میدان محلی می‌باشد. سپس با استفاده از ابزار‌های پردازش سیگنال و یادگیری ماشین، به استخراج نقشه های عملکردی از مقادیر کمی سازی شده‌ی فوق، به صورت یک و دو بعدی به تحلیل پیوند مداری بین مجموعه سلول‌های عصبیِ همکار پرداخته شده است. تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط


Phase-Amplitude Coupling

















Asymmetry along ML and AP axis Coupling vs distance Co-occurrence of oscilations across pairs of frequency bands





Functional coupling maps