CRCNS: cercetare colaborativă: controlul bazat pe Model al răspândirii depresiei Schiff, Steven J. Gluckman, Bruce J. Pennsylvania State University, Hershey, PA, Statele Unite

această aplicație CRCNS derivă din munca efectuată într-un DAAD curent (Deutscher Akademischer Austausch Dienst, Serviciul german de schimb Academic) Grant între Universitatea Tehnică din Berlin și Universitatea de Stat Penn intitulat: „”””””””” Feedback-ul de control al răspândirii depolarizărilor în sistemele neuronale: Teorie și experimente”””””””””. Proiectarea acestei propuneri CRCNS și toate datele preliminare au fost generate în cursul Facultății germane și al doctoranzilor care vin la Universitatea Penn State și eforturile de colaborare sinergice pentru a stabili fezabilitatea controlului feedback-ului de răspândire a depresiei. Răspândirea depresiei (SD) este o depolarizare dramatică a creierului care se propagă încet și este baza fiziologică a aurei inițiale în migrene. Se pune următoarea ipoteză: SD poate fi reprezentat în modele de calcul ale biofizicii neuronale subiacente și, prin urmare, poate fi controlat folosind strategii de control bazate pe model. Proiectul începe prin dezvoltarea unui preparat experimental folosind o felie tangențială a creierului rozătoarelor cortexului vizual 2-dimensional. SD este declanșat cu o perturbare a potasiului perfuzat, iar SD este imaginat folosind o cameră CCD sensibilă care detectează semnalul imagistic optic intrinsec asociat cu indicele modificărilor de refracție de la umflarea celulară. Se folosește o strategie bazată pe model similară cu cea utilizată în robotica autonomă, cum ar fi autolanderele de aeronave. Un sistem de control hardware și software preia imaginea optică în timp real, o fuzionează cu un model de SD, reconstruiește procesele fiziologice subiacente, calculează controlul necesar și modulează un câmp electric pentru a modula SD. Atât modelele biofizice exacte ale compartimentelor neuronale și fluxurilor ionice, cât și modelele reduse care reflectă dinamica propagării undelor vor fi utilizate ca modele de observare și control. Meritul intelectual: Aceasta va fi prima demonstrație experimentală a controlului bazat pe model al unei rețele neuronale. Strategii de inginerie similare au revoluționat robotica avansată, iar fundamentele învățate dintr-o fuziune a Neuroștiinței computaționale cu ingineria controlului vor avea adaptări largi în alte domenii ale modulației neuronale. Mai mult, acesta va fi primul control bazat pe model al unui mecanism fiziologic care stă la baza unei boli dinamice a creierului-aura migrenei. Modelele de control vor servi în continuare ca sonde pentru a obține o înțelegere sporită a mecanismelor SD. Echipa adunată are un palmares substanțial în gama de discipline necesare pentru realizarea acestui proiect: neurofiziologie, fizică experimentală și teoretică, neuroștiințe computaționale, teoria controlului și inginerie neuronală. Lucrările preliminare prezentate în propunere sugerează că acest proiect este fezabil având în vedere resursele solicitate. Impact mai larg: Fuzionarea modelelor de Neuroștiințe computaționale cu teoria modernă a controlului bazată pe model va pune bazele unei paradigme transformaționale pentru observarea activității în creier, precum și accesul la o tehnologie mai optimă pentru controlul proceselor patologice din creier. O colaborare educațională transdisciplinară germano-americană va fi formată în cazul în care studenții absolvenți instruiți (și PIs) vor lucra împreună sinergic în cadrul interfeței dintre neuroștiința computațională, teoria controlului, neurofiziologia experimentală și ingineria sistemului de control. PIs are un istoric în formarea și îndrumarea femeilor și a minorităților subreprezentate și vor depune toate eforturile pentru a căuta astfel de stagiari pentru oportunitățile de mentorat ale acestui proiect. Ca un parteneriat de colaborare, PIs anticipează că ceea ce se învață în controlul SD poate oferi un set de strategii testabile pentru controlul electric al migrenelor la persoanele care suferă de atacuri severe de migrenă și sunt greu de rezolvat din punct de vedere farmacologic. Mai mult, pe baza acestor CRCNS, aceeași știință și inginerie vor fi aplicabile modulării undelor și ritmurilor oscilatorii atât în sistemele in vitro (de exemplu, Schiff et al 2007), cât și in vivo (de exemplu, Sunderam et al 2009). Ei intenționează să disemineze pe scară largă algoritmii și designul hardware dezvoltat așa cum este descris în planul de gestionare a datelor.

relevanță pentru sănătatea publică

aceasta va fi prima demonstrație experimentală a controlului bazat pe model al unei rețele neuronale. Strategii de inginerie similare au revoluționat robotica avansată, iar fundamentele învățate dintr-o fuziune a Neuroștiinței computaționale cu ingineria controlului vor avea adaptări largi în alte domenii ale modulației neuronale. Mai mult, acesta va fi primul control bazat pe model al unui mecanism fiziologic care stă la baza unei boli dinamice a creierului-aura migrenei.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.