Summary
हम एक बंद लूप फ्लाई मशीन इंटरफेस का उपयोग करने के लिए neuronal नियंत्रण में सामान्य सिद्धांतों की जांच.
Abstract
गैर स्थिर प्रकृति और neuronal संकेतों के परिवर्तनशीलता interfacing के मस्तिष्क की मशीन में एक मौलिक समस्या है. हम एक मस्तिष्क की मशीन इंटरफेस विकसित करने के लिए अलग बंद लूप छवि स्थिरीकरण कार्य के लिए लागू नियंत्रण कानून की मजबूती का आकलन. का लाभ उठाते हुए अच्छी तरह से विशेषता visuomotor मार्ग हम एक की पहचान की है, गति संवेदनशील न्यूरॉन के लिए H1 से विद्युत गतिविधि रिकॉर्ड करने के लिए है, एक दो चक्र रोबोट के रास्ते से हटना रोटेशन नियंत्रण मक्खी है. रोबोट 2 उच्च गति वीडियो कैमरों 2 CRT कंप्यूटर पर नज़र रखता है के सामने रखा उड़ान भरने के लिए दृश्य गति इनपुट प्रदान के साथ सुसज्जित है. H1 न्यूरॉन की गतिविधि को दिशा और रोबोट के रोटेशन के सापेक्ष गति को इंगित करता है. तंत्रिका गतिविधि फ़िल्टर्ड है और आनुपातिक और / आनुपातिक और अनुकूली नियंत्रण के माध्यम से रोबोट के स्टीयरिंग प्रणाली में वापस खिलाया. हमारा लक्ष्य परीक्षण और अन्य मस्तिष्क मशीन इंटरफेस में भी एक व्यापक आवेदन के लिए बंद लूप शर्तों के तहत विभिन्न नियंत्रण कानूनों के प्रदर्शन का अनुकूलन है.
Protocol
1. तैयार उड़ना
- प्रयोगों की स्थापना में पहला कदम है ताकि कोई अनैच्छिक गति भ्रष्ट neuronal रिकॉर्डिंग की और मक्खी के सिर दृश्य उत्तेजना के उपकरण के साथ सही ढंग से उन्मुख है कि स्थिरता. मक्खी की तैयारी शामिल मक्खी की तैयारी शुरू करने के लिए, यह बर्फ पर शांत और फिर पंख नीचे पकड़ पा कॉकटेल चिपक जाती है का उपयोग करने के लिए, और एक खुर्दबीन स्लाइड पर डबल पक्षीय टेप का एक टुकड़ा करने के लिए मक्खी की पीठ तय है.
- अगले, एक विद्युत cauterizing मधुमक्खियों मोम लागू स्लाइड पंख देते हैं और भी उड़ान मोटर की कार्रवाई ब्लॉक सुई का उपयोग करें. यह कदम जल्दी और सही से निपटने की आवश्यकता है इतना है कि उड़ान भरने की प्रक्रिया के दौरान गर्म नहीं करता है.
- खुर्दबीन के तहत अब, संदंश के साथ एक पैर पकड़ और छोटी कैंची की एक जोड़ी का उपयोग करने के लिए उन्हें शरीर के लिए निकटतम जोड़ों में काट. सूंड के लिए इस दोहराएँ. बाहर सुखाने से मक्खी को रोकने के लिए, छेद मोम के साथ सील किया जाना चाहिए.
- अगला, पंखों के बंद में कटौती और फिर अपने पक्ष पर मक्खी बारी. शाखा के किसी भी शेष टुकड़े निकालें, जबकि halteres कवर calyptra छोड़ने, और मोम के साथ छेद सील. अन्य विंग के लिए इस कार्यविधि को दोहराएँ.
- एक परिभाषित रास्ते में एक लक्ष्य न्यूरॉन उत्तेजित करने के लिए, मक्खी के सिर ठीक से कंप्यूटर पर नज़र रखता है के साथ गठबंधन हो गया है. ऐसा करने के लिए, आप एक स्वनिर्धारित धारक है कि एक पायदान कट जहां मक्खी गर्दन रखा जाएगा के साथ एक छोर पर मक्खी के शरीर और एक उपांग के लिए एक व्यापक स्थान है की आवश्यकता होगी.
- पायदान में अपनी गर्दन के साथ धारक पर उड़ान भरने प्लेस, इसे दबाने नीचे gluing जबकि जगह में पेट. अब एक स्टैंड में मक्खी धारक जगह इतनी है कि आप माइक्रोस्कोप के माध्यम से उड़ सिर के सामने देख सकते हैं.
- लाल बत्ती के साथ उड़ देखना, एक ऑप्टिकल घटना शिष्य छद्म प्रत्येक की आंखों में देखा जा सकता है है कहा जाता है. शिष्य छद्म जो उत्तेजना (1975 Franceschini) के साथ उड़ सिर संरेखित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है एक संदर्भ फ्रेम प्रदान करता है. यदि शिष्य छद्म एक निश्चित आकार, नीचे छवि डालने के द्वारा दिखाया के रूप में मानता है, तो है मक्खी के सिर के उन्मुखीकरण पूरी तरह से परिभाषित किया गया है.
- सही ढंग से उड़ सिर पूरबी micromanipulator का प्रयोग करें, और तब यह धारक को गोंद करने के लिए मोम का उपयोग.
- अगले, फ्लैट नीचे छाती प्रेस और यह धारक को मोम. यह पीछे सिर कैप्सूल इतना है कि इलेक्ट्रोड मक्खी दिमाग में डाला जा सकता है है खोला अनुमति देता है.
- एक माइक्रो स्केलपेल या एक ठीक इंजेक्शन सुई का प्रयोग करें ध्यान से सही सिर कैप्सूल की छल्ली में एक खिड़की में कटौती. छल्ली नीचे तंत्रिका ऊतक के अधिकार में कटौती नहीं करने के लिए सावधान रहें. एक बार छल्ली का टुकड़ा निकाल दिया जाता है, घंटी समाधान की कुछ बूँदें जोड़ें.
- संदंश का प्रयोग करें किसी भी अस्थायी बाल, वसा जमा, या मांसपेशियों के ऊतकों है कि lobula प्लेट को कवर कर सकते हैं हटाने. lobula थाली चांदी ट्रेकिआ की एक विशेषता शाखाओं में बंटी पैटर्न है कि इसके पीछे की सतह को कवर के द्वारा पहचाना जा सकता है.
- एक संदर्भ इलेक्ट्रोड स्थिति के लिए छोड़ दिया पीछे सिर कैप्सूल की छल्ली में एक छोटा सा छेद कट. मक्खी तैयार के साथ देता है, देखने के लिए कैसे रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड की स्थिति.
2. रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड पोजिशनिंग
- मक्खी तैयार के साथ, पता लगाने और रिकॉर्डिंग H1 न्यूरॉन संकेतों से आगे बढ़ना. रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड H1 न्यूरॉन के करीब निकटता में रखा जाना चाहिए. H1 न्यूरॉन मुख्य रूप से क्षैतिज वापस करने के लिए सामने अपने ग्रहणशील क्षेत्र (Krapp एट अल 2001.) के लिए प्रस्तुत प्रस्ताव का जवाब है.
- रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड स्थिति, एक दृश्य मील का पत्थर के रूप में ट्रेकिआ का उपयोग करें. प्रारंभ में, ऊपरवाला ट्रेकिआ के बीच इलेक्ट्रोड जगह है.
- यह मदद करता है एक ऑडियो एम्पलीफायर का उपयोग ध्वनिक संकेतों में दर्ज की बिजली क्षमता कन्वर्ट. प्रत्येक व्यक्ति स्पाइक एक विशेषता क्लिक ध्वनि में बदल गया है. करीब इलेक्ट्रोड एक व्यक्ति के न्यूरॉन के लिए हो जाता है, स्पष्ट क्लिक ध्वनि बन जाता है.
- इसकी गति वरीयता के माध्यम से H1 न्यूरॉन की पहचान करने के लिए, यह क्षैतिज दिशा में गति के साथ उत्तेजित. जगह में रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड के साथ देता है, दृश्य उत्तेजना और रिकॉर्डिंग पर चलते हैं.
3. दृश्य उत्तेजना और रिकॉर्डिंग
- बंद लूप प्रयोगों ऐसी है कि सेटअप कर रहे हैं बारी तालिका के आंदोलन के लिए रोबोट compensating में H1 न्यूरॉन परिणाम की ऐसी है कि उत्तेजना. शुरू करने के लिए, दो CRT कंप्यूटर पर नज़र रखता है के सामने एक मक्खी जगह है. क्योंकि मक्खी दृश्य प्रणाली मानव से 10 गुना तेज है, पर नज़र रखता है प्रति सेकंड 200 तख्ते प्रदर्शित करना चाहिए. पर नज़र रखता है और अन्य बिजली के उपकरणों electromagnetically मापा neuronal संकेत में बाहरी शोर को कम करने के लिए परिरक्षित चाहिए.
- मक्खी अभिविन्यास के सापेक्ष 45 डिग्री - + / पर नज़र रखता है की केंद्र की स्थिति. मक्खी की आँख भूमध्य रेखा से देखा है, प्रत्येक मॉनिटर क्षैतिज में + / -25 डिग्री के एक कोण subtends, और +/ ऊर्ध्वाधर विमान में -19 डिग्री.
- कंप्यूटर मॉनिटर करने के लिए सिंक्रनाइज़ इनपुट दो वीडियो एक छोटी सी, दो चक्र ASURO रोबोट पर घुड़सवार कैमरों है कि प्रयोग के लिए संशोधित किया गया है द्वारा प्रदान की गई है.
- एक बारी मेज पर कर रहे हैं जिनकी दीवारों खड़ी उन्मुख, काले और सफेद धारियों के एक पैटर्न के साथ पंक्तिवाला एक बेलनाकार क्षेत्र के भीतर रोबोट स्थिति. घूर्णन क्षैतिज प्लेन में बारी - तालिका से, रोबोट के आंदोलनों केवल स्वतंत्रता की एक डिग्री करने के लिए सीमित हैं.
- शुरू में दोनों बारी मेज और रोबोट आराम कर रहे हैं. जब बारी मेज हिल शुरू होता है, अपनी रोटेशन रोबोट किया जाता है, और एक ही दिशा में वीडियो कैमरों रोबोट और क्षेत्र की धारीदार पैटर्न के बीच सापेक्ष गति रिकॉर्ड है.
- 45 डिग्री - बैटरी चालित रोबोट पर वीडियो कैमरों + / के एक अभिविन्यास में बढ़ रहे हैं. वे प्रति सेकंड 200 छवियों पर कब्जा करने के लिए मक्खी के सामने कंप्यूटर मॉनिटर के फ्रेम दर मैच.
- प्रति सेकंड 200 तख्ते पर 640 x 480 (ग्रे पैमाने पर) के एक प्रस्ताव पर कंप्यूटर मॉनिटर करने के लिए प्रस्तुत छवियों प्रवेश करें.
- जबकि मक्खी धारीदार पैटर्न के आंदोलनों देख रहा है, रिकॉर्ड, बैंड पारित कर दिया है (उदाहरण के लिए, 300 के बीच और 2 kHz) एक डिजिटल अधिग्रहण कम से कम 10 kHz के एक नमूना दर का उपयोग कर बोर्ड के साथ विद्युत संकेतों फ़िल्टर.
- एक सीमा लागू होता है बैंड पारित फ़िल्टर बिजली पृष्ठभूमि गतिविधि से spikes अलग संकेतों. एक कारण, आधा गाऊसी फिल्टर spikes के साथ है convolved H1 कक्ष के लिए एक चिकनी spiking गतिविधि अनुमान प्राप्त करने के लिए.
- मस्तिष्क की मशीन इंटरफेस के पाश बंद करने के लिए, एक नियंत्रण एल्गोरिथ्म के लिए एक रोबोट की गति है जो एक ब्लूटूथ अंतरफलक के माध्यम से वापस तंग आ गया है दो डीसी मोटर्स नियंत्रण रोबोट के पहियों ड्राइविंग H1 सेल की कील दर कन्वर्ट करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
- शुद्ध साइन लहरों बारी तालिका के लिए वेग प्रोफाइल के रूप में चुना जाता है. साइन लहरों एक डीसी ऑफसेट ऐसी है कि बारी तालिका में केवल दिशा में घूमती है जो अपने पसंदीदा दिशा साथ H1 न्यूरॉन को बढ़ावा देने है. बारी मेज के आंदोलन के लिए रोबोट compensating में H1 न्यूरॉन के परिणाम की उत्तेजना.
चित्रा 1: बंद लूप सेटअप. हमारे सेटअप में, बाएँ H1 सेल के spiking गतिविधि एक turntable पर मुहिम शुरू की रोबोट की गति को नियंत्रित करने के लिए प्रयोग किया जाता है. दृश्य छवि रोबोट और बारी तालिका के बीच सापेक्ष गति का एक परिणाम के के रूप में उत्पन्न गति उच्च गति कैमरों के माध्यम से कब्जा कर लिया है और मक्खी के सामने दो CRT पर नज़र रखता है पर प्रदर्शित किया. H1 बाएँ गोलार्द्ध से spiking गतिविधि के लिए वास्तविक समय स्पाइक दर है जो तब एक नियंत्रण कानून का उपयोग करता है रोबोट के लिए मुआवजा गति की गणना का अनुमान करने के लिए प्रयोग किया जाता है. काउंटर-रोटेशन रोबोट दृश्य की छवि बंद लूप नियंत्रण के दौरान मक्खी द्वारा मनाया गति स्थिर है.
4. प्रतिनिधि परिणाम और परिणाम
- जब तक सही ढंग से स्थापित है, दृश्य स्थिरीकरण हासिल की है, जब रोबोट के काउंटर रोटेशन बारी तालिका के रोटेशन से मेल खाता है, कंप्यूटर पर नज़र रखता है पर कम या कोई पैटर्न आंदोलन में जिसके परिणामस्वरूप. इस प्रणाली के समग्र प्रदर्शन नियंत्रण पाश बंद करने के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है एल्गोरिथ्म पर निर्भर करता है.
- पहले हम परीक्षण एल्गोरिथ्म एक आनुपातिक नियंत्रक (आंकड़ा 2) जहां अद्यतन रोबोट गति रोबोट, ωr, और बारी तालिका, ωp के बीच कोणीय वेग में अंतर के लिए आनुपातिक है. स्थिर लाभ, के.पी., और संकेत बारी मेज, ωp, के लिए इनपुट आवृत्तियों के लिए विभिन्न मूल्यों नियंत्रक के प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए चुना जाता है.
चित्रा 2: आनुपातिक नियंत्रक. (क) और पसंदीदा दिशा में मोड़ तालिका रोबोट के बीच सापेक्ष गति H1 सेल को बढ़ावा देने के लिए स्पाइक दर दे, एफ इस स्पाइक दर एक गति त्रुटि, ई में बदल जाती है, और एक आनुपातिक नियंत्रक का अनुमान किया जाता है अद्यतन रोबोट गति, वी.आर. (1 टी). स्पाइक दर, एफ, गति त्रुटि, ई के लिए बदल जाती है, चाहे वह कम से कम या अधिक से अधिक सहज स्पाइक दर, Fspont पर आधारित है,. स्पाइक त्रुटि रूपांतरण की गति की दर एक कोज्या (अंतराल [π, 0]) से अधिक एफ दर दहलीज nonlinearities spiking के लिए खाते में पेश किया है. 70 और 150 स्थिरांक बारी तालिका के न्यूनतम और अधिकतम कोणीय वेग के लिए 8 बिट रोबोट के इनपुट की गति मैच के लिए उपयोग किया जाता है. (ख) ब्लॉक आरेख बंद लूप सिस्टम दिखा एक आनुपातिक नियंत्रक का उपयोग. प्रणाली के लिए इनपुट बारी तालिका कोणीय वेग के एक sinosuidal मॉडुलन है, ωp (टी), और इसी रोबोट प्रतिक्रिया ωr (1 टी) दर्ज की गई है. - Ω पी और ω आर के लिए नमूना निशान यहाँ कश्मीर पी = 1 के लिए दिखाए जाते हैं और ω पी के लिए 0.6 हर्ट्ज (आंकड़ा 3 देखें) के एक इनपुट आवृत्ति. रोबोट (हरे रंग में) एक अंतराल के साथ बारी तालिका (नीले में) इस प्रकारऔर एक छोटे चोटी आयाम. पैटर्न प्रस्ताव है कि H1 सेल को बढ़ावा देने के क्षैतिज घटक के नीचे दिखाया गया है (लाल रंग में).
चित्रा 3: बंद पाश प्रतिक्रियाओं. (क) बारी तालिका के लिए कोणीय वेग (नीला), ωp, और रोबोट (हरा), ωr इनपुट आवृत्ति = 0.6 हर्ट्ज पर. (ख) क्षैतिज ऑप्टिक प्रवाह दिखाया गया है के रूप में लॉग इन छवियों (लाल) से गणना. पिरामिड लुकास कानडे विधि (3 पिरामिड स्तर) लगातार छवि फ्रेम के बीच ऑप्टिक प्रवाह क्षेत्र की गणना करने के लिए प्रयोग किया जाता है. क्षैतिज कोणीय वेग प्रवाह क्षेत्र में क्षैतिज इकाई वेक्टर i. पर व्यक्तिगत वैक्टर अनुमानों संक्षेप द्वारा की गणना है क्षैतिज गति वापस सामने है कि एच 1 सेल उत्तेजित पीडी (पसंदीदा दिशा) के रूप में संदर्भित किया जाता है जबकि क्षैतिज गति के सामने से वापस है कि H1 सेल रोकता ND (अशक्त दिशा) के रूप में संदर्भित किया जाता है. - संकेत बारी मेज, ωp, के लिए इनपुट आवृत्तियों के बीच में 0.03-3 हर्ट्ज और इसी रोबोट संकेत, ωr चुना जाता है, दर्ज की है. दोनों संकेतों आवृत्ति डोमेन में एक तेजी से फूरियर परिवरतित बदल रहे हैं (आंकड़ा 4 देखें) और आयाम और चरण मान इनपुट आवृत्ति पर गणना कर रहे हैं.
चित्रा 4: फ़्रिक्वेंसी प्रतिक्रिया बारी तालिका, ωp, और रोबोट, ωr, के लिए कोणीय वेग संकेतों आवृत्ति डोमेन तेजी से फूरियर परिवरतित विधि (FFT) का उपयोग करने के लिए इनपुट आवृत्ति पर आयाम और चरण घटकों की गणना में तब्दील कर रहे हैं. FFT के चरण घटक आंकड़ा में नहीं दिखाए जाते हैं. - कश्मीर पी = 1 परीक्षण इनपुट आवृत्तियों के अधिक प्रणाली की प्रतिक्रिया से पता चलता है (देखें आंकड़ा 5 -) के साथ आनुपातिक नियंत्रक के लिए परिमाण साजिश बोडे. नियंत्रक के प्रदर्शन को आम तौर पर बढ़ती आवृत्तियों के साथ घट जाती है. 1 हर्ट्ज पर थोड़ा वृद्धि हुई लाभ रोबोट संकेत में दोलनों के कारण केवल एक H1-सेल जिसका गतिशील रेंज (उत्पादन) मुख्य रूप से क्षैतिज वापस सामने प्रस्ताव शामिल हैं का उपयोग एक परिणाम के रूप में है.
चित्रा 5: आनुपातिक नियंत्रक प्रदर्शन. आनुपातिक नियंत्रक (8 मक्खियों से अधिक औसत), स्थैतिक लाभ के.पी. = 1.0 के लिए परिमाण और चरण भूखंडों बोडे (क) भविष्यव्दाणी परिमाण साजिश मोटे तौर पर एक कम पास फिल्टर विशेषता इस प्रकार है. 1 हर्ट्ज पर थोड़ा वृद्धि हुई लाभ रोबोट संकेत, ωr, में दोलनों के कारण केवल एक H1 सेल जिसका गतिशील रेंज (उत्पादन) मुख्य रूप से सामने प्रस्ताव को वापस क्षैतिज शामिल किया गया है का उपयोग एक परिणाम के रूप में है. रोबोट संकेत, ωr में दोलनों की संख्या बढ़ती इनपुट आवृत्तियों के साथ इन आवृत्तियों पर थोड़ा बढ़ा हासिल करने के लिए अग्रणी कमी. (ख) चरण साजिश बोडे इनपुट आवृत्तियों के लिए कम से कम 180 ° ≤ 1 और 3 हर्ट्ज पर दृष्टिकोण अस्थिरता हर्ट्ज. एक निश्चित इनपुट आवृत्ति के अलावा, नियंत्रक अस्थिरता रोबोट की कीनेमेटीक्स के कारण हो जाता है. यह अस्थिरता ही ज्ञात मक्खी दृश्य प्रणाली (Warzecha एट अल 1999.) के इष्टतम प्रतिक्रिया सीमा से परे होता है. - चरण बोडे साजिश (आंकड़ा देखें 5-b) से पता चलता है एक नियंत्रक चरण इनपुट आवृत्तियों के लिए <0.6 हर्ट्ज Π से कम अंतराल. यह दिखाता है कि नियंत्रक आवृत्तियों के लिए स्थिर है <0.6 हर्ट्ज और इनपुट आवृत्तियों के लिए अस्थिर ≥ 1 हर्ट्ज.
- एक स्थिर के.पी. (नीले रंग में) के साथ आनुपातिक नियंत्रक के प्रदर्शन को एक अनुकूली नियंत्रक (लाल) में, जहां कश्मीर पी के लिए मूल्य हर 50 एमएस चोटी स्पाइक दर, एफ अधिकतम समय अंतराल पर की गणना के आधार पर अद्यतन किया जाता है के साथ तुलना में किया गया था [टी 500ms - टी] (6 आंकड़ा देखें). बड़े एकीकरण समय खिड़की का एक परिणाम के के रूप में, आनुपातिक नियंत्रक पैरामीटर परीक्षण रेंज के लिए अनुकूली नियंत्रक की तुलना में बेहतर प्रदर्शन आंकड़ा देखें (7). 500 एमएस के आरंभिक समय एकीकरण विंडो रोबोट हम मंच का उपयोग कर रहे हैं करने के लिए संबंधित तकनीकी कारणों के लिए चुना गया था. अनुकूली नियंत्रक आनुपातिक नियंत्रक (7 b आंकड़ा देखें) के रूप में एक समान चरण विशेषता थी.
चित्रा 6: अनुकूली नियंत्रक लाभ. आनुपातिक एक स्थिर लाभ, के.पी. नियंत्रक का उपयोग करता है, जबकि अनुकूली नियंत्रक बंद लूप नियंत्रण के दौरान लगातार लाभ का अनुमान है. गतिशील लाभ, के.पी., inversely अधिकतम स्पाइक दर, Fmax के लिए आनुपातिक अंतराल टी 500ms ≤ τ टी. ≤ पर, चित्रा तीन उदाहरण हैं जहां Fmax समय पर अनुमान है दिखाता है. Fmax की अनुमानित मूल्यों के आधार पर, के.पी. 2 (हरा) और सबसे कम समय खिड़की के दौरान समय 3 विंडो (नारंगी) के दौरान सबसे अधिक है.
चित्रा 7: आनुपातिक बनाम अनुकूली नियंत्रक. (के.पी. = 1) आनुपातिक और अनुकूली नियंत्रक के लिए परिमाण और चरण भूखंडों बोडे(क) अनुकूली नियंत्रक के.पी. हर 50ms के मूल्य अद्यतन पिछले 500ms पर पीक स्पाइक दर अनुमान Fmax पर आधारित है. आनुपातिक नियंत्रक लाभ साजिश (नीला) अनुकूली नियंत्रक (लाल) यह दर्शाता है कि यह सभी इनपुट आवृत्तियों पर बेहतर प्रदर्शन कर रहा है की तुलना में अधिक है. (ख) चरण भूखंडों बोडे के लिए दोनों नियंत्रकों च = 0.3 हर्ट्ज पर एक महत्वपूर्ण अंतर के साथ समान हैं. दोनों नियंत्रकों 3 हर्ट्ज पर अस्थिरता दृष्टिकोण. गौरतलब है अलग लाभ और चरण मूल्यों एक asterix Wilcoxon (रैंक योग विधि, पी = 0.05) द्वारा संकेत कर रहे हैं. - turntable आसपास झंझरी पैटर्न हटा दिया था और प्रयोगशाला वातावरण उड़ H1-सेल के लिए प्राकृतिक दृश्य इनपुट के एक सन्निकटन के रूप में इस्तेमाल किया गया था. औसत पर, परिमाण साजिश बोडे (देखें आंकड़ा 8) प्राकृतिक दृश्य इनपुट (नीले रंग में) के लिए शायद झंझरी दृश्य इनपुट (लाल रंग में) के साथ एक से थोड़ा अधिक लाभ दिखाया है क्योंकि प्राकृतिक दृश्य चित्र में स्थानिक आवृत्तियों की व्यापक रेंज है शोषण. झंझरी बनाम प्राकृतिक दृश्य आदानों के लिए बोडे चरण साजिश विशेषताओं समान थे (आंकड़ा देखें 8-b).
चित्र: 8 पैटर्न बनाम प्रयोगशाला वातावरण छीन. परिमाण और आनुपातिक नियंत्रक के लिए चरण भूखंडों बोडे जब छीन (लाल) बंद लूप के तहत बनाम प्रयोगशाला वातावरण (नीला) दृश्य चित्र पैटर्न के साथ प्रस्तुत (एक) जब प्रयोगशाला वातावरण छवियों के लिए उपयोग किया जाता है परिमाण साजिश मामूली जब छीन पैटर्न से अधिक है बोडे (च 0.1 = हर्ट्ज पर छोड़कर) प्रयोग किया जाता इस तरह के प्रोत्साहन के तहत बेहतर प्रदर्शन का संकेत है. (ख) दोनों दृश्य की शर्तों के तहत चरण साजिश दोनों 3 हर्ट्ज पर आ अस्थिरता के साथ एक ही पैटर्न का पालन करें, बोडे. गौरतलब है अलग लाभ और चरण मूल्यों एक asterix Wilcoxon (रैंक योग विधि, पी = 0.05) द्वारा संकेत कर रहे हैं.
Discussion
- फ्लाई विच्छेदन के लिए बाहर ले जाने की जरूरत है सावधानी बनाने यकीन है कि हम सही ढंग से कंप्यूटर मॉनिटर करने के लिए सम्मान के साथ उड़ पूरबी कि.
- अन्य सभी न्यूरॉन्स से spikes से H1 न्यूरॉन से spikes अलग जो तब मज़बूती के लिए रोबोट नियंत्रण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है शोर अनुपात करने के लिए एक अच्छा संकेत मिलता है.
- देखभाल के प्रयोग के दौरान बाहर सूखने से किसी भी तंत्रिका ऊतक को रोकने के लिए लिया जाना चाहिए.
- कैमरों एक ईथरनेट केबल का उपयोग कर कंप्यूटर से जुड़े हैं. ध्यान रखा जाना चाहिए ताकि वे अधिक घाव प्रयोग के रूप में है कि रोबोट के रोटेशन को प्रभावित करेगा के दौरान नहीं कर रहे हैं चाहिए.
- वर्तमान में हम एक H1 की कील गतिविधि का उपयोग कर रहे हैं रास्ते से हटना रोटेशन के एक ही दिशा में एक स्थिरीकरण कार्य सेटअप. हम एक दूसरे इलेक्ट्रोड को जोड़ने के लिए इतना है कि हम रास्ते से हटना रोटेशन के दोनों दिशाओं में स्थिरीकरण नियंत्रण एल्गोरिदम का अध्ययन कर सकते हैं दोनों को छोड़ दिया और सही H1 से संकेत प्राप्त कर सकते हैं.
- हम खड़ी उन्मुख काले और सफेद धारियों युक्त क्षेत्र को हटाने और मक्खी के लिए दृश्य उत्तेजना के रूप में प्रयोगशाला वातावरण का उपयोग कर सकते हैं. यह हमें प्राकृतिक छवियों के साथ बंद लूप प्रदर्शन का अध्ययन करने के लिए अनुमति देगा.
- रोबोट बारी तालिका से हटाया जा सकता है है और बंद लूप नियंत्रण में जबकि प्रयोगशाला पर्यावरण के कदम के आसपास की अनुमति दी. यह हमारे नियंत्रण एल्गोरिदम टक्कर परिहार में शामिल की जांच करने की अनुमति देगा.
- कंप्यूटर के लिए कैमरे को जोड़ने तार बेतार संचरण प्रणाली को लागू करने करके हटाया जा सकता है, हमें पूरी तरह से अनर्गल रोबोट सेटअप दे.
- विभिन्न नियंत्रण एल्गोरिदम के प्रदर्शन के उपाय हमें कैसे अलग रणनीति गैर स्थिर और चर neuronal संकेतों के साथ सामना कर रहे हैं की समझ दे देंगे. यह ज्ञान तो विभिन्न नैदानिक और गैर चिकित्सीय मस्तिष्क की मशीन इंटरफेस के लिए लागू किया जा सकता है.
- यह प्रयोगात्मक स्थापना जानवरों के बर्ताव से neuronal संकेतों रिकॉर्डिंग की दिशा में पहला कदम है. हमारा लक्ष्य के लिए रोबोट पर मक्खी जगह और बंद लूप नियंत्रण के लिए अपने तंत्रिका गतिविधि का उपयोग है. इस तरह के एक सेटअप में, हम के लिए उड़ान भरने से तंत्रिका गतिविधि रिकॉर्ड जबकि यह रोबोट की गति का एक परिणाम के रूप में multisensory उत्तेजना प्राप्त है करने में सक्षम होगा.
- एक कक्ष से केवल संकेतों रिकार्ड. विन्यास हम आपको चाहिए, सबसे उपयुक्त H1 सेल सेल होगा. इसी तरह ग्रहणशील क्षेत्रों के साथ अन्य न्यूरॉन्स, जैसे H2, H1 न्यूरॉन की प्रतिक्रियाएं अलग neuronal रिकॉर्डिंग के लिए शोर अनुपात करने के लिए एक अच्छा संकेत बनाए रखने के महत्वपूर्ण है. एच 1 और H2 न्यूरॉन्स की प्रतिक्रियाओं टिप्पण है कि H2 विशेषता कम सहज है और H1 न्यूरॉन से spiking दर मतलब द्वारा भेदभाव किया जा सकता है है. न्यूरॉन्स भी उनके आकारिकी (Krapp एट अल 2001.) के आधार पर भेदभाव किया जा सकता है .
- हमारी प्रणाली हमें एक छवि स्थिरीकरण कार्य पर बंद लूप हमारे मक्खी रोबोट अंतरफलक के द्वारा प्राप्त लाभ की तुलना करने की अनुमति देता है, और बंद लूप optomotor मक्खियों (शराबी और डिकिन्सन 2006, Warzecha एट अल पर पिछले प्रयोगों में मनाया लाभ के साथ अपने प्रदर्शन की तुलना 1996, हाइजेनबर्ग और वुल्फ, 1990). इसके अतिरिक्त, यह हमें दृश्य सूचना संसाधन में बंद लूप (Chiappe एट अल 2010, Maimon एट अल. 2010 Longden और Krapp 2009, Longden और Krapp 2010) शर्तों के तहत राज्य निर्भर परिवर्तन की जांच करने के लिए अनुमति देता है.
Acknowledgments
लालकृष्ण पीटरसन बायोइन्जिनियरिंग और अमेरिकी वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला से धन की विभाग से एक पीएचडी छात्रवृत्ति के द्वारा समर्थित किया गया.
एन एजाज उच्च शिक्षा आयोग पाकिस्तान और अमेरिकी वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला से धन से एक पीएचडी छात्रवृत्ति के द्वारा समर्थित किया गया.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| RosetteSep® human T cell enrichment cocktail | Stem Cell Technologies | 15061 | |
| RosetteSep® density medium | Stem Cell Technologies | 15705 | |
| RPMI 1640 medium w/glutamine/HEPES | Fisher Scientific | SH3025501 | |
| Fetal calf serum | Omega Scientific | FB-01 | |
| GlutaMAX™-I | Invitrogen | 35050 | |
| RPMI 1640 vitamin solution | Sigma-Aldrich | 7256 | |
| RPMI 1640 amino acids solution | Sigma-Aldrich | R7131 | |
| Sodium pyruvate | Sigma-Aldrich | S8636 | |
| β-Mercapt–thanol | Sigma-Aldrich | M7522 | |
| BAPTA | Sigma-Aldrich | A4926 | |
| Poly-l-lysine hydrobromide | Sigma-Aldrich | P2636 | |
| Thapsigargin | Calbiochem | 586005 | |
| Sylgard® 184 silicon elastomer kit | Dow Corning | 3097358-1004 | |
| HIPEC® R6101 semiconductor protective coating | Dow Corning | ||
| EPC 10 patch clamp amplifier | HEKA Instruments | ||
| Motorized micromanipulator | Sutter Instrument Co. | MP-285 | |
| Olympus 1X71 inverted microscope with 40X oil immersion objective | Olympus Corporation | 1X71 | |
| Patch pipette puller | Sutter Instrument Co. | P-97 | |
| Borosilicate tubing with filament (O.D.: 1.5 mm and I.D.: 1.10 mm) | Sutter Instrument Co. | BF150-110-7.5 | |
| Microforge | Narishige International | MF-830 | |
| Silicon O-rings | McMaster-Carr | 111 S70 | |
| Microscope cover glass | Fisher Scientific | 12-545-102 25 mm 25CIR-1 | |
| Pulse software | HEKA Instruments | ||
| Origin scientific graphing and analysis software | OriginLab | ||
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References
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