Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế bào thần kinh và ứng

Luận án: Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế bào thần kinh và ứng dụng trong đánh giá đáp ứng không gian của tế bào vị trí hồi hải mã. Xe

Chuyên ngành

Electronic engineering

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sĩ

Năm xuất bản

Số trang

132

Thời gian đọc

20 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
Nghiên cứu hệ thống kích thích tế bào thần kinh
Số trang:
132 trang
Trường:
academy of military science and technology
Chuyên ngành:
Electronic engineering
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I.Nghiên cứu hệ thống kích thích tế bào thần kinh

Nghiên cứu này tập trung vào phát triển một hệ thống tiên tiến. Hệ thống này có khả năng kích thích tế bào thần kinh. Mục tiêu chính là đánh giá phản ứng không gian của các nơ-ron định vị vùng hồi hải mã. Đây là một đóng góp quan trọng cho lĩnh vực kỹ thuật y sinh. Công trình này mở ra hướng mới trong phát triển công nghệ sinh học, đặc biệt trong việc điều trị và nghiên cứu các rối loạn thần kinh. Nó cung cấp một nền tảng vững chắc để hiểu rõ hơn về hoạt động của não bộ và cách các tín hiệu điện sinh lý học tế bào ảnh hưởng đến chức năng nhận thức.

1.1. Tầm quan trọng của kích thích tế bào thần kinh

Kích thích tế bào thần kinh đóng vai trò then chốt trong nghiên cứu khoa học thần kinh. Nó giúp làm sáng tỏ cơ chế hoạt động của não bộ. Các ứng dụng y sinh học từ công nghệ này rất đa dạng. Chúng bao gồm điều trị các bệnh như Parkinson, động kinh, và trầm cảm. Sự phát triển trong lĩnh vực này thúc đẩy kỹ thuật y sinh tiến lên. Nó mang lại hy vọng cho những bệnh nhân mắc các bệnh lý thần kinh nghiêm trọng. Đây là một hướng đi chiến lược trong chăm sóc sức khỏe hiện đại.

1.2. Mục tiêu xây dựng hệ thống điều biến tế bào

Mục tiêu chính của luận án là xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh. Hệ thống này có khả năng kích thích và điều biến tế bào thần kinh. Nó được thiết kế để đo lường và phân tích phản ứng không gian. Đặc biệt, hệ thống nhắm vào các nơ-ron định vị (place cells) trong vùng hồi hải mã. Việc này đòi hỏi tích hợp nhiều công nghệ. Hệ thống tự động hóa trong sinh học là một phần không thể thiếu. Nó đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại của các thí nghiệm phức tạp.

1.3. Tổng quan về điện hoạt động của nơ ron

Nơ-ron hoạt động dựa trên các tín hiệu điện. Điện thế màng và điện thế hoạt động là cơ sở của việc truyền thông tin. Hiểu rõ cấu trúc và chức năng của màng tế bào thần kinh là rất quan trọng. Kiến thức này làm nền tảng cho việc thiết kế kích thích điện hiệu quả. Các phương pháp ghi điện sinh lý học tế bào cũng được nghiên cứu. Chúng cho phép quan sát trực tiếp phản ứng của nơ-ron đối với kích thích. Điều này giúp tối ưu hóa hệ thống kích thích tế bào được phát triển.

II.Thiết kế mô hình điện sinh lý học tế bào

Phần này trình bày chi tiết về quá trình thiết kế. Một mô hình mạch điện tương đương của nơ-ron được xây dựng. Mô hình này là cơ sở để mô phỏng và đánh giá các tham số kích thích điện. Nó giúp dự đoán phản ứng của tế bào trước khi thực hiện thí nghiệm vật lý. Việc này là một bước quan trọng trong thiết kế hệ thống sinh học. Nó góp phần đáng kể vào phát triển công nghệ sinh học trong nghiên cứu thần kinh. Sự chính xác của mô hình ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của hệ thống kích thích tế bào.

2.1. Mô hình mạch điện tương đương màng nơ ron

Màng nơ-ron được mô hình hóa bằng mạch điện. Mô hình này bao gồm điện trở, điện dung và nguồn điện. Các thành phần này đại diện cho kênh ion và đặc tính màng. Mô hình mạch điện giúp đơn giản hóa hệ thống phức tạp. Nó cho phép phân tích toán học và mô phỏng máy tính. Đây là một công cụ thiết yếu trong điện sinh lý học tế bào. Nó tạo tiền đề cho việc hiểu và điều khiển hoạt động thần kinh.

2.2. Đánh giá tham số kích thích điện trên mô hình

Các tham số kích thích điện được đánh giá kỹ lưỡng. Chúng bao gồm cường độ, tần số và thời gian xung kích thích. Quá trình này thực hiện trên các mô hình nơ-ron đã xây dựng. Kết quả mô phỏng cung cấp dữ liệu quan trọng. Nó giúp xác định dải tham số tối ưu cho kích thích tế bào. Việc tối ưu hóa này rất cần thiết. Nó đảm bảo hiệu quả và an toàn của hệ thống điều biến tế bào trong các ứng dụng thực tế.

2.3. Hệ thống ghi và kích thích hoạt động điện nơ ron

Một hệ thống tích hợp được phát triển để ghi và kích thích. Hệ thống này bao gồm các phần cứng và phần mềm chuyên dụng. Nó cho phép theo dõi hoạt động điện của nơ-ron trong thời gian thực. Khả năng ghi và kích thích đồng thời là điểm mạnh. Nó hỗ trợ thu thập dữ liệu chính xác về phản ứng của tế bào. Hệ thống này là một công cụ mạnh mẽ trong kỹ thuật mô và tế bào, cung cấp dữ liệu điện sinh lý học tế bào chi tiết.

III.Phát triển thuật toán điều biến tế bào hiệu quả

Luận án tập trung vào việc phát triển các thuật toán mới. Các thuật toán này được thiết kế để điều biến hoạt động của nơ-ron. Chúng đảm bảo khả năng kích thích chính xác và tùy chỉnh. Thuật toán là trái tim của hệ thống điều biến tế bào, quyết định hiệu quả của việc đánh giá. Việc phát triển này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về điện sinh lý học tế bào và kỹ thuật lập trình. Nó là một bước tiến quan trọng trong phát triển công nghệ sinh học và ứng dụng kỹ thuật y sinh.

3.1. Xây dựng thuật toán kích thích điện nơ ron

Các thuật toán kích thích điện nơ-ron được xây dựng. Chúng kiểm soát các tín hiệu đầu ra của hệ thống. Mục tiêu là tạo ra phản ứng điện sinh lý học tế bào mong muốn. Thuật toán cần phải linh hoạt để thích nghi với các tình huống khác nhau. Chúng cũng phải đảm bảo độ chính xác cao. Việc này giúp giảm thiểu rủi ro và tối đa hóa hiệu quả của kích thích tế bào. Thiết kế hệ thống sinh học cần thuật toán mạnh mẽ.

3.2. Thuật toán cho kiểm tra NPT

Một thuật toán đặc biệt được phát triển cho kiểm tra NPT (Novel Place Task). Đây là một nhiệm vụ hành vi để đánh giá trí nhớ không gian. Thuật toán này điều khiển kích thích trong suốt quá trình thử nghiệm. Nó đảm bảo các điều kiện kích thích được duy trì nhất quán. Việc này là chìa khóa để thu thập dữ liệu đáng tin cậy. Nó giúp phân tích ảnh hưởng của kích thích đến hiệu suất của chuột trong nhiệm vụ. Thuật toán này là một phần của hệ thống tự động hóa trong sinh học.

3.3. Thuật toán cho kiểm tra phản ứng không gian

Thuật toán khác được thiết kế để kiểm tra phản ứng không gian. Nó đặc biệt quan trọng cho việc nghiên cứu nơ-ron định vị. Thuật toán này điều chỉnh kích thích dựa trên vị trí của đối tượng. Nó cho phép phân tích chi tiết mối quan hệ giữa không gian và hoạt động thần kinh. Độ chính xác của thuật toán quyết định chất lượng của dữ liệu thu được. Đây là một ứng dụng tiên tiến trong kỹ thuật mô và tế bào.

IV.Đánh giá thực nghiệm hệ thống kích thích thần kinh

Hệ thống và thuật toán được đánh giá nghiêm ngặt thông qua các thí nghiệm thực tế. Chuột được sử dụng làm mô hình nghiên cứu. Các phản ứng hành vi và điện sinh lý học tế bào được ghi lại. Phân tích kết quả thực nghiệm xác nhận hiệu quả của hệ thống kích thích tế bào. Quá trình này là minh chứng cho sự thành công của kỹ thuật y sinh trong việc tạo ra công cụ nghiên cứu tiên tiến. Nó cũng thể hiện khả năng ứng dụng của hệ thống tự động hóa trong sinh học.

4.1. Phương pháp và vật liệu thực nghiệm trên chuột

Các thí nghiệm thực hiện trên chuột theo các giao thức khoa học. Chuột được chuẩn bị kỹ lưỡng cho quá trình kích thích và ghi nhận. Vật liệu cấy ghép và thiết bị kích thích chuyên dụng được sử dụng. Việc này đảm bảo độ an toàn và hiệu quả của thí nghiệm. Môi trường thí nghiệm được kiểm soát chặt chẽ. Mục tiêu là giảm thiểu các yếu tố nhiễu và đảm bảo tính khách quan của dữ liệu thu được.

4.2. Mô phỏng nhiệm vụ NPT và phản ứng không gian

Trước khi thực hiện trên động vật sống, các nhiệm vụ được mô phỏng. Việc mô phỏng này bao gồm nhiệm vụ NPT và các kiểm tra phản ứng không gian. Nó giúp tinh chỉnh các tham số kích thích và ghi nhận. Dữ liệu từ mô phỏng cung cấp cái nhìn ban đầu về phản ứng của hệ thống. Nó là một bước đệm quan trọng. Nó giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống sinh học và giảm thiểu các sai sót trong thí nghiệm thực tế.

4.3. Phân tích kết quả thí nghiệm trên chuột

Dữ liệu thu được từ thí nghiệm trên chuột được phân tích chi tiết. Các phương pháp thống kê và phân tích tín hiệu được áp dụng. Mục tiêu là đánh giá tác động của kích thích điện đến hành vi và hoạt động thần kinh. Phân tích này xác định hiệu quả của hệ thống kích thích tế bào. Nó cũng kiểm chứng tính chính xác của các thuật toán. Kết quả cung cấp bằng chứng thực nghiệm mạnh mẽ cho nghiên cứu.

V.Ứng dụng phân tích phản ứng không gian vùng hồi hải mã

Phần này trình bày kết quả ứng dụng cụ thể. Hệ thống được sử dụng để phân tích phản ứng không gian của nơ-ron định vị. Các dữ liệu về điện sinh lý học tế bào được thu thập và diễn giải. Việc này không chỉ chứng minh khả năng của hệ thống. Nó còn mở ra những hiểu biết mới về chức năng của vùng hồi hải mã. Đây là một bước tiến quan trọng trong kỹ thuật mô và tế bào, góp phần vào sự phát triển công nghệ sinh học.

5.1. Đặc điểm nơ ron vùng hồi hải mã

Vùng hồi hải mã đóng vai trò cốt yếu trong học tập và trí nhớ không gian. Các nơ-ron định vị (place cells) tại đây thể hiện hoạt động mạnh mẽ khi ở một vị trí cụ thể. Việc hiểu rõ đặc điểm hoạt động của những tế bào này là cần thiết. Nó giúp thiết kế các thí nghiệm kích thích mục tiêu. Kiến thức về nơ-ron vùng hồi hải mã là nền tảng. Nó cho phép phân tích chính xác hơn phản ứng không gian được ghi nhận.

5.2. Kết quả kích thích và ghi điện nơ ron

Các thí nghiệm đã ghi nhận thành công hoạt động điện của nơ-ron. Phản ứng của nơ-ron định vị đối với kích thích được quan sát rõ ràng. Dữ liệu này chứng minh khả năng kích thích chính xác của hệ thống. Nó cũng khẳng định hiệu quả của các phương pháp ghi tín hiệu. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và đáng tin cậy. Đây là một thành công đáng kể trong điện sinh lý học tế bào.

5.3. Đánh giá cuối cùng thuật toán và hệ thống

Luận án kết thúc bằng việc đánh giá toàn diện. Thuật toán và hệ thống kích thích tế bào đã được kiểm chứng. Độ tin cậy, hiệu suất và tiềm năng ứng dụng được khẳng định. Kết quả cho thấy hệ thống có thể được sử dụng rộng rãi. Nó có ích cho nghiên cứu cơ bản và ứng dụng lâm sàng. Đây là một bước tiến quan trọng. Nó góp phần vào phát triển công nghệ sinh học và hệ thống tự động hóa trong sinh học.

Mục lục chi tiết luận án

DECLARATION
ACKNOWLEDGMENTS
LIST OF SYMBOL AND ABBREVIATION
LIST OF FIGURES AND TABLES
INTRODUCTION
1. CHAPTER 1: OVERVIEW ABOUT ELECTRICAL ACTIVITY OF NEURONS
1.1. Membrane potential of neurons
1.2. Structure of nerve cells membrane
1.3. Resting and action potential
1.4. Electrical nerve stimulation and medical significance
1.5. The response of cell membranes to electrical stimulation
1.6. The recording methods of the neuronal action potential
1.7. Hippocampus and hippocampal place cells
1.8. Function of the Hippocampus
1.9. Fundamentals of electronic circuit model of neuron
1.10. Related research to this dissertation
2. CHAPTER 2: EQUIVALENT ELECTRICAL CIRCUIT MODEL AND NEURONAL ELECTRICAL STIMULATION ALGORITHMS
2.1. Electronic model of neuron membrane and assessment of electric stimulation parameters
2.2. Electronic circuit model of neurons
2.3. Simulation of stimulating parameters on Maeda and Makino models
2.4. Simulation results and discussion
2.5. The system for stimulation and recording the electrical activity of neurons. Building electrical stimulation algorithm model for neurons
2.6. Model and algorithm of electrical stimulation of neurons with NPT test
2.7. Model and algorithm of electrical stimulation of neurons with spatial response tests
3. CHAPTER 3: EVALUATING THE STIMULATION ALGORITHMS AND THE SYSTEM BY BEHAVIOURAL RESPONSES AND PRACTICAL EXERCISES ON MICE
3.1. Materials and methods
3.2. Simulation of the NPT task
3.3. Response simulation in spatial exercises
3.4. Analyze and evaluate experimental results on mice
3.5. Experimental results performed on NPT test
3.6. Experimental results performed on the spatial response tests
3.7. The results of stimulating and recording experiments of the neuronal electronic activity in the hippocampus on mice
3.8. Unit isolation and recording
3.8.1. Common characteristics of hippocampal place cells
3.8.2. The evaluation of the algorithms, stimulation and recording systems for the electrical activity of neurons
3.9. The evaluation of algorithms
3.9.1. The evaluation of stimulating and recording system for the electrical activity of neurons
APPENDICES
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế bào thần kinh và ứng dụng trong đánh giá đáp ứng không gian của tế bào vị trí hồi hải mã

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (132 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING MINISTRY OF NATIONAL DEFENCE ACADEMY OF MILITARY SCIENCE AND TECHNOLOGY TA QUOC GIAP RESEARCH ON ESTABLISHING THE NEURAL STIMULATION SYSTEM AND APPLY FOR EVALUATING THE SPATIAL RESPONSE OF HIPPOCAMPAL PLACE CELLS DOCTOR OF ENGINEERING DISSERTATION HANOI - 2020 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING MINISTRY OF NATIONAL DEFENCE ACADEMY OF MILITARY SCIENCE AND TECHNOLOGY TA QUOC GIAP RESEARCH ON ESTABLISHING THE NEURAL STIMULATION SYSTEM AND APPLY FOR EVALUATING THE SPATIAL RESPONSE OF HIPPOCAMPAL PLACE CELLS Specialization: Electronic engineering Code: 9 52 02 03 DOCTOR OF ENGINEERING DISSERTATION SUPERVISORS: 1. NGUYEN LE CHIEN 2. LE KY BIEN HA NOI - 2020 i DECLARATION I hereby declare that this dissertation is my original work. The data and results presented in the dissertation are honest and have not been published in any other work.

References are fully cited. 10th January, 2020 giả luận án TA Quoc Giap ii ACKNOWLEDGMENTS First and foremost, I would like to express my deep appreciation to my direct supervisors, Dr. NGUYEN Le Chien, Dr. LE Ky Bien and Association Professor TRAN Hai Anh, who enthusiastically guided me during my whole PhD time.

Thank you very much for many meaningful advices and discussion for my work. I learnt from the mentors not only techniques for fulfilling my PhD work, but also methods for solving problems in a lab as well as in the life. Thank you very much for revising my thesis, giving me helpful comments and advices. My sincere appreciations must go to other teachers in the Departments for their encouragement, knowledge sharing, supports and helps in our course and conduct the thesis.

I would like to express my sincere thanks to the Institute of Electronics – Academy of Military Science and Technology; Department of Physiology, Department of Material Equipment – VietNam Military Medical University, where I study, live and work for creating favorable conditions for me to participate in studying and researching during my time as a PhD student. I want to express my special thank to the leader of Academy of Military science and technology and other collaborator centers for their support and help for this work. Finally, I would like to thank my family members for their love, encouragement. And especially, I would thank my wife who have sacrificed a lot of things for supporting me to fulfill my PhD work.

iii TABLE OF CONTENTS Page LIST OF SYMBOL AND ABBREVIATION……………………………….v LIST OF FIGURES AND TABLES…………………………………………ix INTRODUCTION. 1 CHAPTER 1 OVERVIEW ABOUT ELECTRICAL ACTIVITY OF NEURONS. Membrane potential of neurons. Structure of nerve cells membrane.

Resting and action potential. Electrical nerve stimulation and medical significance. The response of cell membranes to electrical stimulation. The recording methods of the neuronal action potential.

Hippocampus and hippocampal place cells. Function of the Hippocampus. Fundamentals of electronic circuit model of neuron. Related research to this dissertation.

29 CHAPTER 2 EQUIVALENT ELECTRICAL CIRCUIT MODEL. AND NEURONAL ELECTRICAL STIMULATION ALGORITHMS. Electronic model of neuron membrane and assessment of electric stimulation parameters. Electronic circuit model of neurons.

Simulation of stimulating parameters on Maeda and Makino models. Simulation results and discussion. The system for stimulation and recording the electrical activity of neurons. Building electrical stimulation algorithm model for neurons.

Model and algorithm of electrical stimulation of neurons with NPT test. Model and algorithm of electrical stimulation of neurons with spatial response tests. 63 CHAPTER 3 EVALUATING THE STIMULATION ALGORITHMS AND. THE SYSTEM BY BEHAVIOURAL RESPONSES AND.

PRACTICAL EXERCISES ON MICE. Materials and methods. Simulation of the NPT task. Response simulation in spatial exercises.

Analyze and evaluate experimental results on mice. Experimental results performed on NPT test. Experimental results performed on the spatial response tests. The results of stimulating and recording experiments of the neuronal electronic activity in the hippocampus on mice………………………………80 3.

Unit isolation and recording………………………………………. Common characteristics of hippocampal place cells………………. The evaluation of the algorithms, stimulation and recording systems for the electrical activity of neurons…………………………………………………83 3. The evaluation of algorithms……………………………………….

The evaluation of stimulating and recording system for the electrical activity of neurons. 100 APPENDICES ………………………………………………………………… v LIST OF SYMBOLS AND ABBREVIATIONS 𝐶 Ions concentration 𝐶𝑚 Capacitance of the membrane per unit plane cr The adjusted response number countInterVal Number of stops to adjust the parameter delayTime The minimum time from when the mouse receives the reward until the new reward area appears deltaTime The time it takes to count from the time the mouse receives the prize until the new reward area appears delta Limits the distance the mouse moves to get the reward 𝑑𝐷𝑀𝑇 The distance the mouse moves over a certain period of time in the DMT test 𝑑𝑅𝑅𝑃𝑆𝑇 The distance the mouse moves over a certain period of time in the RRPST test 𝑑𝑃𝐿𝑇 The distance the mouse moves over a certain period of time in the PLT test 𝑑𝑋 Diameter on the horizontal axis of the virtual environment 𝑑𝑌 Diameter on the vertical axis of the virtual environment 𝐸𝐴 Action potential of cell 𝐸𝐾 Resting potential of cell 𝐸̅ Electric field strength 𝐹 Faraday constant 𝑔𝑁𝑎 Conductivity of Na+ ion channels 𝑔𝐾 Conductivity of K+ ion channels 𝑔𝐿 Conductivity of secondary ion channels Interval Interval to stop for parameter adjustment 𝐼𝑖 Intra-axonal current vi 𝐼𝑘𝑡 Cell membrane stimulated current 𝐼𝑜 Extra-axonal current 𝐼𝑠 Stimulation current per unit of time K IN Intracellular K+ concentration K OUT Extracellular K+ concentration maxT The maximum time of task maxPt The maximum number of rewards maxwidth Radius of mice area moving M50 50 percent of the optimal M70 70 percent of the optimal M80 80 percent of the optimal n Valence of ions Na OUT Extracellular Na+ concentration Na IN Intracellular Na+ concentration 𝑅 Constant 𝑅𝑚 Membrane resistance per unit area 𝑇 Absolute temperature 𝑡 Time to stimulate 𝑡1 Rewarding eligible time 𝑡2 Reward receiving time 𝑡𝐿𝑇 Total amount of exercise time for the mouse 𝑡𝑆 Training time (also the total time of sessions) 𝑡𝐼𝑛 Rest time to adjust the value of the stimulating parameter 𝑉𝑚 Membrane potential Pt Number of rewards. 𝑉𝑚 – 𝑉𝑁𝑎 Transmembrane potential of Na+ channel vii 𝑉𝑚 – 𝑉𝐾 Transmembrane potential of K+ channel 𝑉𝑚 – 𝑉𝐿 Transmembrane potential of secondary channels 𝑉′ Electric membrane charge 𝑣𝑚 ̅̅̅̅ The mean of movement speed of the mouse in the open environment 𝑋𝑚𝑎𝑥 Maximum diameter in the horizontal axis of the virtual environment 𝑋𝑚𝑖𝑛 Minimum diameter in the horizontal axis of the virtual environment x0, y0 Reward coordinates of mouse before t xs, ys The coordinates of the mice at the time t is assigned with x0, y0 which is the original position of the mice xt ,yt Reward coordinates of mouse at 𝑡 xz1, yz1 The x and y coordinates of the center of the reward area 1 xz2, yz2 The x and y coordinates of the center of the reward area 2 xzt, yzt x, y coordinates of the center of the current reward area 𝑌𝑚𝑎𝑥 Maximum diameter in the vertical axis of the virtual environment 𝑌𝑚𝑖𝑛 Minimum diameter in the vertical axis of the virtual environment 𝑧1 Reward region 1 𝑧2 Reward region 2 wz Radius of the reward area 𝛥𝑡 System latency 𝛥𝑡𝐷𝑀𝑇 System latency in DMT test 𝛥𝑡𝑁𝑃𝑇 System latency in NPT test 𝛥𝑡𝑅𝑅𝑃𝑆𝑇 System latency in RRPST test viii 𝛥𝑡𝑃𝐿𝑇 System latency in PLT test 𝜙𝑖 Inner membrane potential 𝜙0 Outer membrane potential Membrane time constant 𝜃0 Response threshold 𝜃cr Correction threshold AD Alzheimer’s disease BSR Brain stimulation reward CCD Charge coupled device DAC Digital analog converter DC Direct current DMT Distance movement task EBS Electrical brain stimulation EF Extracellular field FPS Frames per second HNM Hippocampal network model ICSS Intracranial self – stimulation MCI Mild cognitive impairment MFB Medial forebrain bundle MTLE Mesial temporal lobe epilepsy NPT Nose – poking task OF Open – field PLT Place learning task RND, RRPST Random task, random reward place search task SPF Spike potential field SNR Signal to noise ratio ix LIST OF FIGURES page Figure 1. Basic structure of nerve cell…………………………………….

Concentration and potential of ions at rest………………………. Direction of potential field lines around a neuron……………. Changes in membrane potential under the effect of stimulation pulses……………………………………………………………………. Dopamine transmission pathways of mesolimbic……………… 14 and mesocortical systems…………………………………………………… 14 Figure 1.

Cell membrane’s response to stimulus signals………………… 16 Figure 1. Demonstration of extracellular potential recording technique and the data form. Diagram of rodent brain and the location of the hippocampus… 21 Figure 1. Experimental equipment for the formation of the axon cable equation………………………………………………………………… 23 Figure 1.

Electronic circuit model and voltage chart of neurons…………24 Figure 2. Electric model of neron and the theory of action potential………32 Figure 2. Electrical neuron model according to Maeda and Makino………34 Figure 2. Electric model of a neuron under the stimulation of direct current………………………………………………………………….

One-dimensional stimulation pulse form with specified parameter………………………………………………………………. The voltage response pattern of the model……………………. Voltage change by stimulating intensity at 80Hz……………… 38 Figure 2. Change in voltage by stimulation frequency, at the intensity of 70μA…………………………………………………………………….

Model of stimulating and recording the potential of neurons…. The integrated control pulse pattern of the system and the neuron stimulation pulse………………………………………………………. Model of system for stimulating and responding to nose-poke behavior………………………………………………………………… 42 Figure 2. Flow chart of the NPT test…………………………………….

Stimulating algorithm flowchart for DMT test………………. The system for stimulation and recording the action potential of neurons on mice………………………………………………………… 53 Figure 2. Algorithm flowchart for the RRPST test……………………. Flowchart of electric stimulation algorithm for PLT test…….

The recording chamber for the ICSS response and………………. nose-poking behaviors of mice………………………………………………66 Figure 3. The illutration of the model and the arrangement of the spatial tasks……………………………………………………………………. Program interface in DMT test………………………………….

Program interface in RRPST test………………………………. Program interface in PLT test…………………………………. Relationship between nasal poking behavioral response and intensity of stimulation…………………………………………………. The dependence of nose-poking response on the stimulating frequency………………………………………….

Experimental results are analyzed for the spatial response tests………………………………………………………………………80 Figure 3. The neuron activity are recorded and isolated using an offline- sorter program (Plexon)………………………………………………… 81 Figure 3. Electrical activity of neurons recorded at hippocampus……… 82 xi Figure 3. Model of evaluating the stability and latency of the system for NPT task by labchart Pro v8.

The illustration for pulses of the reward condition, reward delivery, and the delay time of the system……………………………… 87 Figure 3. The evaluation of the stability and delay of the system for the DMT, RRPST and PLT tasks……………………………………………87 Figure 3. Program to evaluate the stability and latency of DMT test…… 88 Figure 3. Graph of system latency time in DMT test…………………… 89 Figure 3.

Program to evaluate systemic stability and latency in RRPST test………………………………………………………………………. Graph of system latency time in RRPST test…………………. Program to evaluate systemic stability and latency in PLT test. Graph of system latency time in PLT test…………………….

The necessity of the dissertation Biomedical engineering is an applied science field, which connects different sciences from physics, chemistry, and biology to electrical, control, information, micro and nano technologies in order to provide biomedical solutions for improving human health. Neural engineering is an important subfield of biomedical engineering, which uses engineering techniques to treat, replace, or restore the functions of the neural system. One of the central field of neurophysiology is the study of the mechanisms of memory and information storage in the brain [8], [48], [73], [87 - 89]. It requires a device possessed controllable and stable properties for studying the mechanism of memory storing in the brain.

This plays an important role in a comprehensive understanding of physiological neural system. Therefore, the development of systems that allow studying the physiology of the nervous system has highly practical applications. Based on the available but functionally limited equipments and programs, many supportive equipment and programs is needed for the system to be functionally competent. In this dissertation, a neural stimulation and recording sytem is developed for evaluating behavioral and spatial responses of mice from electrical stimulations with proper algorithms.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Ta Quoc Giap (2020). Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b [Luận án tiến sĩ, Academy of Military Science and Technology]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-giao-thong-van-tai/luan-an-tien-si-nghien-cuu-xay-dung-he-thong-kich-thich-te-bao-than-kinh-va-ung-dung-trong-danh-gia-dap-ung-khong-gian-cua-te-bao-vi-tri-hoi-hai-ma

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án: Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế bào thần kinh và ứng dụng trong đánh giá đáp ứng không gian của tế bào vị trí hồi hải mã. Xe

Luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Academy of Military Science and Technology. Năm bảo vệ: 2020.

Luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" thuộc chuyên ngành Electronic engineering. Danh mục: Kỹ Thuật Giao Thông Vận Tải.

Luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" có bao nhiêu trang?

Luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" có 132 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Luận án tiến sĩ nghiên cứu xây dựng hệ thống kích thích tế b" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter