February 24th, 2012
ويمكن وصف واجهة قطب من الأقطاب الكهربائية الأنسجة العصبية مع تسجيل الطيفي المعاوقة الكهربائية (EIS) ودوري voltammetry (السيرة الذاتية). تطبيق الجهد قدرة تسجيل يتحامل التغييرات خصائص الكهروكيميائية واجهة قطب النسيج وتحسين يمكن. يتحامل التيار الكهربائي، EIS، السيرة الذاتية، والتسجيلات العصبية متكاملان.
الهدف العام من هذا الإجراء هو مراقبة جودة واجهة أنسجة القطب الكهربائي لأنظمة الأطراف الاصطناعية للتسجيل العصبي المزروعة ، بالإضافة إلى تحسين جودة التسجيل والوظائف طويلة الأجل. يتم تحقيق ذلك عن طريق جمع التحليل الطيفي اليومي للمقاومة الكهروكيميائية وبيانات التسجيل العصبي. يتم جمع بيانات القياس عن بعد أو السيرة الذاتية الدورية V للحصول على مزيد من التفاصيل حول جودة واجهات أنسجة القطب الكهربائي التي لا تظهر أي نشاط عصبي وتعرض مقاومة عالية.
ثم يتم تطبيق انحياز جهد تصحيحي 1.5 فولت لمدة أربع ثوان. يتبع ذلك جمع البيانات المستمر وتحيز الجهد الإضافي حسب الحاجة. في النهاية ، يمكن تقليل المعاوقة وتحسين أو إحياء النشاط العصبي المسجل باستخدام هذه الطرق.
الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل توصيل الأدوية أو تعديل الخدمة ، هي أن انحياز الجهد يمكن أن يكون له تأثير قوي على تحسين وظائف وأداء أنظمة الأطراف الاصطناعية للتسجيل العصبي بعد عشرات إلى مئات الأيام بعد الزرع. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الهندسة العصبية ، مثل كيفية تحسين العمر الوظيفي لأنظمة الأقطاب الكهربائية القابلة للزرع. تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو علاج أو تشخيص العديد من العجز العصبي.
هذا مهم حيث يزداد انتشار وخيارات العلاج لهذه العجز في مختبر الميثامفيتامين للسيارات. تم تكييف إحصائيات PG مع الوظائف الإضافية FA two و Channel Mucks. قم ببناء محول مرحلة الرأس لتوصيل وحل القناة بمرحلة الرأس.
الآن قم بتوصيل أقطاب العمل والاستشعار بإضافة وحل القناة. ثم قم بتوصيل الأقطاب المرجعية والمضادة المرفقة بالحيوان المعني بجزء من محول مرحلة الرأس المتصل بمسار الإرجاع الحالي. ابدأ تشغيل برنامج محلل استجابة التردد وتحقق من ضبط ملف الإجراء لاختبار شكلين موجيين للعلامات المتعددة يتكون كل منهما من 15 علامة في وقت واحد تتراوح من 10 هرتز إلى 30 كيلو هرتز.
تأكد أيضا من أن الجهد المطبق هو 25 مللي فولت أو أقل. الآن افتح ملف المشروع وقم بتحريره. يستخدم المشروع حلقات ملف الإجراء عبر كل قناة ويحفظ النتيجة.
قم بتوصيل موضوع بمرحلة رأس سلبية تفتقر إلى التضخيم. لن تمر مراحل الرأس النشطة بإشارات الإدخال. قم بتنفيذ ملف المشروع حسب الإعدادات.
تستغرق التسجيلات من كل قناة ما بين 10 ثوان وبضع دقائق. الآن عرض وتفسير النتيجة. قم بتمرير الملفات النصية الناتجة باستخدام MATLAB وقم بعمل مؤامرة nyquist أو bode.
تشير التحولات المعتمدة على التردد في الطور إلى استجابة الأنسجة. ابدأ برنامج نظام الكيمياء الكهربائية للأغراض العامة. تحقق من ضبط إعدادات ملف الإجراء لمسح الجهد عند 50 مللي فولت في الثانية وأنها ضمن حدود التحلل المائي.
قم بإجراء ثلاث عمليات فحص على الأقل حتى يصل النظام إلى التوازن وحفظ النتائج من الفحص النهائي. يمكن زيادة معدل المسح إلى فولت واحد في الثانية لتقليل وقت القياس. ومع ذلك ، من المحتمل أن يتغير شكل المنحنى الوريدي إذا كان معدل المسح أسرع من تفاعلات نقل الشحنة التي تحدث في واجهة أنسجة القطب.
بعد ذلك ، افتح ملف المشروع وقم بتحريره. يستخدم المشروع حلقات ملف الإجراء عبر كل قناة ويحفظ النتائج. قم بتوصيل موضوع بمرحلة رأس سلبية وقم بتنفيذ ملف المشروع بجهد واحد في الثانية.
يستغرق التجميع 10 ثوان لكل قناة أثناء استخدام معدل احتيال يبلغ 50 مللي فولت في الثانية. يستغرق حوالي ثلاث دقائق لكل قناة. أخيرا ، اعرض النتائج وتفسيرها.
قم بتمرير ملفات نص الإخراج باستخدام MATLAB وارسم العلاقة الرابعة. يتم تحديد القدرة الاستيعابية للشحنة من خلال دمج مساحة تيار القسطرة داخل السيرة الذاتية E.القرار الأكثر أهمية في هذا البروتوكول هو تحديد وقت تطبيق تحيز الجهد. يتم تمكين ذلك من خلال بيانات القياس عن بعد الدوري للمقاومة والتسجيلات.
ابدأ تشغيل برنامج نظام الكيمياء الكهربائية للأغراض العامة وتحقق من تعيين ملف الإجراء لاستخدام طريقة الخطوات وعمليات المسح. قم بزيادة الجهد عند 1.5 فولت لفترات أربع ثوان. بعد ذلك ، افتح ملف المشروع وقم بتحريره ، والذي يستخدم ملف الإجراء للتكرار عبر كل قناة وحفظ النتيجة.
قم بتوصيل موضوع بمرحلة رأس سلبية وقم بتنفيذ تسجيلات ملف المشروع من كل قناة. خذ حوالي 10 ثوان ، ثم اجمع بيانات السيرة الذاتية والتسجيلات الخاصة ب EIS وقم بتفسير النتائج في سير عمل نموذجي. يتم جمع التسجيلات و EIS إما يوميا أو أسبوعيا عبر جميع القنوات بينما يمكن استخدام السيرة الذاتية والتجديد.
إذا لم يعد نشاط الارتفاع قابلا للاكتشاف، يتغير EIS على مدار أيام إلى أسابيع بعد زرع القطب. تم جمع البيانات الزرقاء مباشرة بعد الزرع والبيانات الخضراء بعد أربعة أشهر. عندما يتم عرض بيانات EIS كمخطط nyquist ، فإن نصف دائرة عند ترددات أعلى بالقرب من الأصل تشير إلى استجابة الأنسجة في موقع القطب.
ينتج عن تحليل السيرة الذاتية منحنى جهد حالي يظهر بعض التباطؤ. إحصائية السيرة الذاتية الأكثر صلة هي القدرة الاستيعابية للشحنة ، وهي المنطقة الموجودة داخل المنحنى الرابع التي تم تطبيعها بواسطة منطقة موقع القطب. يفضل استخدام الأقطاب الكهربائية ذات سعة الشحن الكبيرة للتحفيز الدقيق.
أثناء التجديد ، يتم تطبيق نبضة الجهد. يؤدي ذلك عادة إلى زيادة سعة الشحن وتقليل أحجام المعاوقة ، ويمكن أيضا استعادة ارتفاع الارتفاع في القنوات التي كانت بها ارتفاعات سابقا. في حين أن التجديد له تأثيرات قصيرة المدى فقط على المعاوقة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء ، يمكن تطبيق هذه التقنية يوميا.
في البيانات التي يتم جمعها يوميا من خنزير غينيا المزروع بمصفوفة من 16 قناة ، كان للتجديد تأثير قوي على خفض حجم مقاومة كيلو هرتز واحد بترتيب من حيث الحجم بعد كل تطبيق. نتيجة للإشارات المستردة وانخفاض المعاوقة ، زاد SNR بعد كل جلسة تجديد. في النهاية ، فقدت جميع الإشارات بعد 160 يوما من الزرع ولم يعد التجديد فعالا.
بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في غضون ساعة واحدة تقريبا. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم التأكد من إجراء التوصيلات المناسبة وأن نتائج التحليل الطيفي للمقاومة تشير إلى استجابة كبيرة للأنسجة قبل العلاجات الحيوية للجهد.
تركز هذه الدراسة على واجهة القطب-النسيج للقطب الكهربائي لتسجيلات عصبية، باستخدام قياسات المعاوقة الكهربائية (EIS) وقياسات الفولتميتر الدورية (CV) لتعزيز قدرات التسجيل. من خلال تطبيق التحيز بالجهد، يهدف الباحثون إلى تحسين الخصائص الكهروكيميائية للواجهة، وبالتالي زيادة جودة التسجيلات العصبية.
Monitoring and improving the electrode-tissue interface is critical for extending the functional lifetime of neural recording systems in preclinical discovery. Voltage biasing combined with EIS and CV enables mechanistic de-risking of implantable devices by identifying interface degradation and applying corrective interventions. This approach supports predictive confidence in neural prosthetic development by linking electrochemical changes to neural signal recovery, informing go/no-go decisions in early-stage neurotechnology pipelines.
The method integrates into the discovery continuum from hypothesis testing through lead identification by providing quantitative, longitudinal interface metrics that precede functional validation.