CRCNS:共同研究:モデルベースのうつ病の広がりの制御Schiff,Steven J.Gluckman,Bruce J.Pennsylvania State University,HERSHEY,PA,United States

このCRCNSアプリケーションは、現在のDAAD(Deutscher Akademischer Austausch Dienst、German Academic Exchange Service)と題するベルリン工科大学とペン州立大学の間の助成金で行われた作業から派生しています:””””””””””””””””ニューラルシステ: 理論と実験”””””””””””””””””。 このCRCNS提案の設計、およびすべての予備データは、ペン州立大学に来るドイツの教員と博士課程の学生の過程で生成された、とうつ病を広げるのフィードバッ 拡散うつ病(SD)は、ゆっくりと伝播する脳の劇的な脱分極であり、偏頭痛の最初のオーラの生理学的基盤である。 以下の仮説が提起されています: SDは、基礎となる神経生物物理学の計算モデルで表現することができ、したがって、モデルベースの制御戦略を使用して制御することができます。 プロジェクトは、接線方向の2次元視覚野げっ歯類脳スライスを使用して実験的な調製物を開発することから始まります。 SDは灌流カリウムの摂動と誘発され、SDは細胞膨張からの屈折率の変更と関連付けられる本質的な光学イメージ投射信号を検出する敏感なCCDのカメ 機体のオートランダーのような自律ロボット工学で使用されるものと同様のモデルベースの戦略が採用されています。 ハードウェアとソフトウェアの制御システムは、リアルタイムで光学画像を取得し、SDのモデルと融合し、基礎となる生理的プロセスを再構築し、必要な制 神経区画とイオン流の生物物理的に正確なモデルと、波伝播のダイナミクスを反映する還元モデルの両方が、観察および制御モデルとして使用され 知的メリット: これは、ニューロンネットワークのモデルベースの制御の最初の実験的なデモンストレーションになります。 同様の工学戦略は、高度なロボット工学に革命をもたらし、制御工学と計算神経科学の融合から学んだ基礎は、神経変調の他の分野で幅広い適応を持 さらに、これは、脳片頭痛オーラの力学的疾患の根底にある生理学的メカニズムの最初のモデルベースの制御になります。 制御モデルはさらに、SDのメカニズムの理解を深めるためのプローブとして機能します。 集まったチームは、このプロジェクトを実行するために必要な分野の範囲でかなりの実績を持っています:神経生理学、実験および理論物理学、計算神経科学、制御理論および神経工学。 提案に示されている予備的な作業は、このプロジェクトが要求されたリソースを与えられて実行可能であることを示唆しています。 より広範な影響: 現代のモデルベースの制御理論と計算神経科学モデルを融合させることは、脳内の活動の観察のための変革パラダイムの基礎を築くだけでなく、脳内の病理学的プロセスの制御のためのより最適な技術へのアクセスを築くでしょう。 学際的なドイツとアメリカの教育コラボレーションは、訓練を受けた大学院生(とPi)が相乗的に計算神経科学、制御理論、実験神経生理学、および制御システ PIsは、女性や過小評価された少数民族の訓練と指導の実績を持っており、このプロジェクトの指導の機会のためにそのような研修生を求めるためにあらゆる努力をします。 共同のパートナーシップとして、PIsはSDの制御で学ばれる何が厳しい片頭痛の発作に苦しみ、pharmacologically難治である人々の片頭痛の電気制御に一連の試験可能な作戦を提 さらに、このCRCNに基づいて、同じ科学および工学が、in vitro(例えば、Schiff e t a l2 0 0 7)およびin vivo(例えば、Sunderam e t a l2 0 0 9)システムの両方における振動波およびリズムの変調 彼らは、データ管理計画に記載されているように開発されたアルゴリズムとハードウェア設計を広く普及させる予定です。

公衆衛生関連性

これは、神経ネットワークのモデルベースの制御の最初の実験的デモンストレーションとなります。 同様の工学戦略は、高度なロボット工学に革命をもたらし、制御工学と計算神経科学の融合から学んだ基礎は、神経変調の他の分野で幅広い適応を持 さらに、これは、脳片頭痛オーラの力学的疾患の根底にある生理学的メカニズムの最初のモデルベースの制御になります。

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