مهندسی پزشکی شناختی
الناز حمزه؛ زهرا بهمنی دهکردی؛ محمد رستمی
دوره 17، شماره 1 ، خرداد 1402، ، صفحه 31-40
چکیده
حافظه‌کاری در کارکردهای اجرایی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و حافظه‌کاری کلامی نقش حیاتی در بهینه سازی عملکرد کاربران سیستمهای پیچیده مانند خلبانان دارد اما ظرفیت آن محدود است. تحقیقات وسیعی با هدف بهبود ظرفیت حافظه‌کاری بینایی انجام شده است اما اطلاعات اندکی درمورد حافظه‌کاری شنیداری بویژه در خلبانان در دسترس است. هدف از ...
بیشتر
حافظه‌کاری در کارکردهای اجرایی از اهمیت بالایی برخوردار بوده و حافظه‌کاری کلامی نقش حیاتی در بهینه سازی عملکرد کاربران سیستمهای پیچیده مانند خلبانان دارد اما ظرفیت آن محدود است. تحقیقات وسیعی با هدف بهبود ظرفیت حافظه‌کاری بینایی انجام شده است اما اطلاعات اندکی درمورد حافظه‌کاری شنیداری بویژه در خلبانان در دسترس است. هدف از این مطالعه بررسی تاثیرات تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای بر حافظه‌کاری کلامی خلبانان درحین انجام تسک شنیداری می‌باشد. تسک شنیداری شامل آواهای غیرتکراری، حاوی تعداد برابری از اعداد و حروف انگلیسی تصادفی با توزیع یکنواخت می‌باشند که در گوشی خلبان پخش می‌شوند و خلبان موظف است پس از شنیدن هر آوا آن را بازگو کند. تسک در شش سطح از آسان تا سخت طراحی شده، در هر سطح تعداد کاراکترها 2 تا افزایش می‌یابد و به ازای هر سطح، 5 آوا وجود دارد. بنابراین در هر جلسه، 30 آوا متشکل از 4 تا 14 کاراکتر ارائه می‌شود. پیش از شروع تسک، تحریک الکتریکی با شدت جریان 2 میلی‌آمپر اعمال می‌شود. این آزمایش شامل سه مرحله پایه (بدون تحریک)، شم (تحریک ساختگی) و آندال (تحریک اصلی) است. مدت زمان اعمال تحریک در حالت شم 30 ثانیه و در حالت آندال 10 دقیقه می‌باشد. درنهایت با بررسی پاسخ آزمودنی‌ها و تعداد کاراکترهایی که درست بخاطر سپرده شده‌اند، با استفاده از آزمون‌های آماری تغییرات عملکرد خلبانان را بررسی کردیم. درنتیجه با درنظر گرفتن همه سطوح دشواری در کنارهم، بهبود معنی‌داری در ظرفیت حافظه‌کاری با تحریک آندال ("%6/40" ) نسبت به حالت پایه مشاهده شد؛ همچنین نشان داده شد در سطوح دشوارتر تسک، عملکرد خلبانان پس از اعمال تحریک نسبت به حالت پایه بهبود معنی‌داری داشته است (سطح چهار: "%12/20" ، سطح پنج: "%9/00" و سطح شش: "%10/44" ). بنابراین، نتایج این تحقیق می‌تواند برای یافتن بینشی عمیق‌تر در مورد مکانیسم عصبی حافظه‌کاری و استفاده از آن برای تقویت انسان مفید باشد.
ابزاردقیق پزشکی
زهراسادات فاطمی؛ محمدمهدی احمدی
دوره 12، شماره 3 ، آذر 1397، ، صفحه 221-234
چکیده
امروزه استفاده از ریزسامانه‌های قابل کاشت، برای شناسایی دقیق‌تر عملکرد مغز و تعامل نورون‌ها با یک‌دیگر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ریزسامانه‌ها، با بهره‌گیری از الکترودهایی با ابعادی در حدود اندازه‌ی یک نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعالیت یا تحریک یک نورون را با قدرت تفکیک بسیار بالایی انجام دهند. طراحی ریزسامانه‌های ...
بیشتر
امروزه استفاده از ریزسامانه‌های قابل کاشت، برای شناسایی دقیق‌تر عملکرد مغز و تعامل نورون‌ها با یک‌دیگر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ریزسامانه‌ها، با بهره‌گیری از الکترودهایی با ابعادی در حدود اندازه‌ی یک نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعالیت یا تحریک یک نورون را با قدرت تفکیک بسیار بالایی انجام دهند. طراحی ریزسامانه‌های قابل کاشت تحریک الکتریکی، با چالش‌های بسیاری روبه‌رو است که از آن جمله می‌توان به نحوه‌ی بازیابی توان با بازده بالا و بازیابی دادههای ارسالی با دقت بالا، اشاره کرد. در این مقاله، یک ساختار جدید برای بلوک بازیابی توان در یک ریزسامانه‌ی تحریک الکتریکی مغز، ارائه شده است. در ریزسامانه‌ی تحریک الکتریکی مورد نظر در این مقاله، لازم است تا دو سطح ولتاژ متفاوت تولید شود. ولتاژ اول، سطح پایین‌تری (8/1 وات) داشته و به عنوان منبع تغذیه‌ی مدارهای داخلی (مانند مدارهای دیجیتال)، مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای تولید این ولتاژ، از یک یک‌سوساز فعال استفاده شده است که با دریافت ولتاژ ورودی ۳ ولت، بازده توان 89% و افت ولتاژ ۱۵۰ میلی‌ولت را دارد. ولتاژ دوم، که سطح بالاتری داشته و متغیر می‌باشد، توان لازم برای منابع جریان تحریک‌کننده را تامین می‌کند. برای تولید این ولتاژ، از یک یک‌سوساز فعال کنترل شونده با فاز، استفاده می‌شود که ولتاژ خروجی آن، متناسب با میزان جریان تحریک، در بازه‌ی ۸/۱ تا 5/2 ولت تغییر کرده و از این طریق، اتلاف توان در منابع جریان تحریک را کاهش و بازده سیستم تحریک را در مواردی تا حدود ۵۰% افزایش می‌دهد. همچنین در این مقاله، یک مدار دمدولاتور دامنه، جهت بازیابی دادههای ارسالی از خارج بدن و یک مدار برای بازیابی پالس ساعت مورد نیاز برای عملکرد ریزسامانه‌ی تحریکی، طراحی شده و نتایج شبیه‌سازی آنها ارائه شده است. مدار دمدولاتور داده، قادر است تا داده‌ها را از ولتاژ ورودی با دامنه‌ی ۳ تا ۵ ولت و با ضریب مدولاسیون متغیر بین ۵ تا ۲۵ درصد، استخراج کند.
مهندسی عصبی عضلانی
امیر مسعود احمدی؛ سپیده فراخور سقین‌سرا؛ محمدرضا دلیری؛ وحید شالچیان
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 83-100
چکیده
موضوع تحریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روشهای تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالسهای الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال می‌شود. این روش تحریک، مزایای درمانی برای کنترل دردهای مزمن، کنترل رعشه، کنترل بیماری پارکینسون، کنترل افسردگی و همچنین ...
بیشتر
موضوع تحریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روشهای تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالسهای الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال می‌شود. این روش تحریک، مزایای درمانی برای کنترل دردهای مزمن، کنترل رعشه، کنترل بیماری پارکینسون، کنترل افسردگی و همچنین کنترل اختلال حرکتیعصبی دارد. یکی از زمینههایی که در آن بهتازگی پیشرفتهای خوبی در آن صورت گرفته است، کنترل حرکت و جهت‌دهی حیوانات در مسیر خاص است. در تمام موارد ذکرشده، شناسایی نقاط هدف برای تحریک مناسب در ناحیه از مغز، اهمیت زیادی دارد. برای توسعة مدلهای رفتاری جدید و با هدف ایجاد یک بستر ارتباطی با سیستم عصبی حیوان در فرآیند یادگیری حرکت در موقعیتهای مکانی، از سیستم جهت‌دهی حیوان برمبنای تحریک الکتریکی استفاده می‌شود. از تحریک الکتریکی مغز هم بهعنوان راهنمایی با ایجاد حس مجازی و هم بهعنوان عامل انگیزشی با ایجاد حس پاداش مجازی برای هدایت و جهت‌دهی حیوان استفاده شده است. در این مقاله، مروری بر انواع رویکردها، اصول و روشهای تحریک الکتریکی مغزی استفادهشده در این کاربرد، انجام شده است.
مدلسازی رایانه‌ای زیستی / شبیه‌سازی رایانه‌ای زیستی
سیامک حقی پور؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ سید محمد فیروزآبادی؛ سیروس مومن زاده
دوره 3، شماره 3 ، آذر 1388، ، صفحه 227-241
چکیده
فرایند شکل گیری درد از نرون های حسی اولیه شروع و به نرون های سیستم عصبی مرکزی که اولین بخش آن در شاخ خلفی نخاع است ختم می شود. امروزه تلاش برخی محققان برای کنترل درد، یافتن سازوکاریست که بتواند وضعیت نرون های شاخ خلفی نخاع را از یک حالت پایدار ناخواسته به حالت پایدار مطلوب تغییر دهد به این منظور لازم است ابتدا مدلی از رفتار نرون ها در ...
بیشتر
فرایند شکل گیری درد از نرون های حسی اولیه شروع و به نرون های سیستم عصبی مرکزی که اولین بخش آن در شاخ خلفی نخاع است ختم می شود. امروزه تلاش برخی محققان برای کنترل درد، یافتن سازوکاریست که بتواند وضعیت نرون های شاخ خلفی نخاع را از یک حالت پایدار ناخواسته به حالت پایدار مطلوب تغییر دهد به این منظور لازم است ابتدا مدلی از رفتار نرون ها در شاخ خلفی نخاع استخراج شود تا با تغییر پارامترهای مدل مذکور، بتوان درد ایجاد شده را تحت کنترل در آورد. در این تحقیق به کمک اسلوب شناسی بایفورکیشن و استخراج دینامیک حاکم بر سازوکار شکل گیری درد از طریق انجام آزمایش های بالینی، یک مدل سایبرنتیکی ارائه می شود که قادر به بیان حالت های عملکردی نرون های شاخ خلفی نخاع (عادی، حساس شده و فرونشانده شده)، نقش حافظه، اثر ورودی های حسی دیگر و اثر ورودی های نزولی از سطوح فوقانی سیستم عصبی است. در این مدل ورودی ها شامل درجه تحریک حرارتی متناسب با نرخ پتانسیل عمل از آوران های dC/A، شدت جریان تحریک الکتریکی مهاری متناسب با نرخ پتانسیل عمل از آوران های Ab، ورودی های مهاری نزولی از مغز میانی و ورودی های مهاری یا تحریکی نزولی از سطوح فوقانی سیستم عصبی (تالاموس و قشر مغز) بوده و خروجی مدل نرخ پتانسیل عمل ساطع شده از نرون های انتشاری شاخ خلفی نخاع متناسب با سطح درد حس شده است. ویژگی شاخص این مدل استفاده از مدلسازی سایبرنتیکی بر اساس یک سری اطلاعات ورودی و خروجیست که می تواند ایراد وارد بر سایر مدل ها که در آنها ساده سازیِ روابط، تعامل اجزای سیستم را کاهش می دهد مرتفع کند. از طرف دیگر برخلاف مدل های قبلی که بر اساس پتانسیل تحریکی غشاء مدلسازی شده بودند در مدل مذکور خروجی مستقیما به صورت پتانسیل عمل ساطع شده از نرون های انتشاری شاخ خلفی نخاع است که علاوه بر اینکه از دقت بالاتری برخوردار است قابلیت انطباق با ثبت های سلولی را نیز دارد.
حامد ساجدی؛ سید احمد معتمدی؛ سید محمد فیروزآبادی
دوره -1، شماره 1 ، آبان 1383، ، صفحه 3-14
چکیده
تحریک فیبرهای عصبی شنوایی با اعمال جریان الکتریکی توسط الکترودهای کاشته شده، اساس کار سیستم کاشت حلزونی است. انتشار جریان الکتریکی در هادی حجمی حلزونی، باعث گسترش پتانسیل الکتریکی و تحریک ناحیه وسیع تری می شود. این گسترش، از ظرافت و دقت تحریک می کاهد و امکان بررسی یک ناحیه خاص را در تستهای بالینی تحریک و ثبت پاسخ عصبی کاهش ...
بیشتر
تحریک فیبرهای عصبی شنوایی با اعمال جریان الکتریکی توسط الکترودهای کاشته شده، اساس کار سیستم کاشت حلزونی است. انتشار جریان الکتریکی در هادی حجمی حلزونی، باعث گسترش پتانسیل الکتریکی و تحریک ناحیه وسیع تری می شود. این گسترش، از ظرافت و دقت تحریک می کاهد و امکان بررسی یک ناحیه خاص را در تستهای بالینی تحریک و ثبت پاسخ عصبی کاهش می دهد و در تحریک به منظور ایجاد شنوایی، با افزایش تداخل بین کانالها، ظرافت بازنمایی فرکانسی سیگنال صوتی را کاهش می دهد. در تحریک انتخابگر، هدف اصلی، کاهش گسترش عرضی ناحیه تحریک است به گونه ای که افزایش جریان الکتریکی با هدف تحریک تعداد بیشتری فیبر عصبی در مقابل الکترود، منجر به گسترش عرضی ناحیه تحریک نشود. در روشهای متداول تحریک چندالکترودی، با اعمال همزمان جریان مهاری به الکترودهای کناری با علامت معکوس، جریان الکترود مرکزی، الگوی توزیع پتانسیل شکل دهی می شود. اشکال این روش، نیاز آن به تحریک همزمان است که در سیستمهای موجود کاشت حلزونی، این امکان به لحاظ تجهیزاتی فراهم نیست. در این مقاله، روش جدیدتری بر اساس تحریک چندالکترودی غیرهمزمان ارائه شده است که در آن با اعمال پیش پالس مهاری توسط الکترودهای کناری، شرایط اولیه و آستانه تحریک برای جریان تحریک الکترود اصلی تغییر می کند و با افزایش آستانه در محور عرضی، گسترش ناحیه تحریک محدود می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده روی مدل فیبر عصبی نشان می دهد این روش ضمن رفع مشکل تحریک همزمان، در کنترل ناحیه تحریک، کارآیی قابل توجهی به لحاظ کیفی و کمّی در مقایسه با روش تحریک چند قطبی داراست.
