CRCNS: Collaborative Research: Model-Based Control of Spreading Depression Schiff, Steven J. Gluckman, Bruce J. Pennsylvania State University, Hershey, PA, Yhdysvallat

tämä CRCNS-sovellus perustuu nykyisen DAAD: n (Deutscher Akademischer Austausch Dienst, German Academic Exchange Service) apurahaan Berliinin teknillisen yliopiston ja Penn State Universityn välillä oikeus: ””””””””””””””””” palaute control levittää depolarizations neuraalijärjestelmissä: Teoria ja kokeet””””. Suunnittelu tämän CRCNS ehdotuksen, ja kaikki alustavat tiedot, syntyi aikana Saksan tiedekunnan ja jatko-opiskelijoiden tulossa Penn State University, ja synergistinen yhteistyöpyrkimykset vahvistaa toteutettavuutta palautteen ohjaus levittää masennusta. Spreading depolarisaatio (SD) on dramaattinen depolarisaatio aivojen, joka etenee hitaasti ja on fysiologinen perusta alkuperäisen aura migreeni. Seuraava hypoteesi on esitetty: SD voidaan esittää taustalla olevan neuronaalisen biofysiikan laskennallisissa malleissa, minkä vuoksi sitä voidaan ohjata mallipohjaisilla kontrollistrategioilla. Projekti alkaa kehittämällä kokeellista valmistetta, jossa käytetään tangentiaalista 2-ulotteista näköaivokuorta jyrsijän aivoviipaletta. SD laukaistaan kaliumperfusaattiherätyksellä, ja SD kuvataan herkällä CCD-kameralla, joka havaitsee optisen kuvantamissignaalin, joka liittyy solujen turvotuksesta johtuviin taittumamuutoksiin. Käytössä on samantapainen mallipohjainen strategia kuin autonomisessa robotiikassa, kuten lentokoneiden runkoautolandereissa. Laitteiston ja ohjelmiston ohjausjärjestelmä ottaa optisen kuvan reaaliajassa, sulauttaa sen SD-mallilla, rekonstruoi taustalla olevat fysiologiset prosessit, laskee tarvittavan ohjauksen ja moduloi Sähkökentän SD: n moduloimiseksi. Havainnointi-ja kontrollimalleina käytetään sekä neuronaalisten osastojen ja ionivirtojen biofyysisesti tarkkoja malleja että Aallon etenemisdynamiikkaa kuvaavia pelkistettyjä malleja. Älylliset ansiot: Tämä on ensimmäinen kokeellinen esitys hermoverkon mallipohjaisesta ohjauksesta. Samanlaiset tekniset strategiat ovat mullistaneet kehittynyttä robotiikkaa, ja laskennallisen neurotieteen ja säätötekniikan fuusiosta opitut perusteet ovat laaja-alaisia mukautuksia muilla neuronaalisen modulaation alueilla. Lisäksi tämä on ensimmäinen malli-pohjainen ohjaus fysiologinen mekanismi, joka perustuu dynamical sairaus aivojen-migreeni aurat. Ohjausmallit toimivat edelleen luotaimina, joilla saadaan lisää ymmärrystä SD: n mekanismeista. Kootulla tiimillä on huomattava kokemus tämän projektin toteuttamiseen tarvittavista tieteenaloista: neurofysiologia, kokeellinen ja teoreettinen fysiikka, laskennallinen neurotiede, kontrolliteoria ja neurotekniikka. Esityksessä esitetyn alustavan työn perusteella hanke on toteutuskelpoinen, kun otetaan huomioon pyydetyt resurssit. Laajempi vaikutus: Laskennallisen neurotieteen mallien yhdistäminen nykyaikaiseen mallipohjaiseen kontrolliteoriaan luo perustan transformaatioparadigmalle aivojen sisäisen aktiivisuuden havainnointiin sekä pääsyn optimaalisempaan teknologiaan aivojen patologisten prosessien hallitsemiseksi. Poikkitieteellinen saksalais-amerikkalainen koulutusyhteistyö muodostetaan, jossa jatko-opiskelijat koulutettu (ja PIs) tulee synergistisesti työskennellä yhdessä rajapinnassa laskennallisen neurotieteen, ohjaus teoria, kokeellinen neurofysiologia, ja ohjausjärjestelmän engineering. PIs: llä on kokemusta naisten ja aliedustettujen vähemmistöjen kouluttamisesta ja mentoroinnista, ja se pyrkii kaikin keinoin etsimään tällaisia harjoittelijoita tämän hankkeen mentorointimahdollisuuksiin. Yhteistyönä PIs ennakoi, että se, mitä opitaan SD: n hallinnassa, voi tarjota joukon testattavia strategioita migreenin sähköiseen hallintaan ihmisillä, jotka kärsivät vakavista migreenikohtauksista ja ovat farmakologisesti hankalia. Tämän CRCNS: n perusteella samaa tiedettä ja tekniikkaa sovelletaan myös oskillaatioaaltojen ja-rytmien modulointiin sekä in vitro – (esim.Schiff et al 2007) että In vivo – (esim. Sunderam et al 2009) järjestelmissä. Ne aikovat levittää laajalti Tiedonhallintasuunnitelmassa kuvattuja algoritmeja ja laitteistosuunnittelua.

kansanterveydellinen merkitys

tämä on ensimmäinen kokeellinen osoitus hermoverkon mallipohjaisesta kontrollista. Samanlaiset tekniset strategiat ovat mullistaneet kehittynyttä robotiikkaa, ja laskennallisen neurotieteen ja säätötekniikan fuusiosta opitut perusteet ovat laaja-alaisia mukautuksia muilla neuronaalisen modulaation alueilla. Lisäksi tämä on ensimmäinen mallipohjainen kontrolli fysiologisesta mekanismista, joka on aivomigreeni – aurojen dynaamisen sairauden taustalla.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.