علوم اعصاب

معرفی

علوم اعصاب شاخه ای چند رشته ای از دانش است که هدف آن تبیین رفتار سیستم عصبی مرکزی است. علوم اعصاب هدف نهایی اتصال پتانسیل عمل نورون ها با رفتارهای موجودات زنده است. پیچیدگی چالش ها روشن است: مقدار زیادی از اطلاعات ریخت شناسی ، عملکردی و فیزیکی ناشی از بافت عصبی باید جمع آوری و تجزیه و تحلیل شود. علاوه بر این ، تعداد سلول های درگیر در طی یک رویداد واحد و مجموعه ای از پدیده های مختلف که از یک نورون خاص تا جمعیت زیادی از سلول ها اتفاق می افتد ، دستیابی به یافته ها را دشوار می کند.

  

در حقیقت ، در مقیاس نورون واحد ، مطالعات بر روی بررسی جریان داخل سلولی ، فعال سازی کانال یونی و جریان سیناپسی تا رفتار ستون فقرات دندریتیک متمرکز است ، در حالی که ، در مقیاس بزرگ ، منطقه سازمان یافته کوچک مغز مانند ستون های قشر ، وظایف خاصی را نشان می دهد. فعل و انفعالات ستون ها ، در مقیاس وسیعی از مناطق مغز ، به کنترل حرکت تبدیل می شود ، اطلاعات را پردازش می کند ، اقدامات را مهار می کند بلکه باعث ایجاد احساسات و ایده ها می شود. در عمل ، هر آنچه رفتار انسانی می نامیم.

این سه سطح اطلاعاتی که از سلولهای عصبی منفرد به مناطق عملکردی مغز عبور می کنند و از مناطق کوچک سازمان یافته سیستم عصبی عبور می کنند ، باید گرفته و کنترل شوند. این به معنای مدیریت روش های تجزیه و تحلیل تحقیق است که با موضوعات مختلف و سطح جزئیات مورد نیاز تحلیل واحد مواجه است. مناطق بزرگ مغز را می توان با نقشه برداری از یک فعالیت الکتریکی خارجی با الکتروانسفالوگرافی (EEG) یا با استفاده از روش تصویربرداری ، مانند تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) و توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) کنترل کرد. از طرف دیگر ، روش مرسوم ، که توسط متخصصان الکتروفیزیولوژیک برای بدست آوردن اطلاعات مستقیم از قسمتهای خاصی از مغز استفاده می شود ، ثبت غیر فعال فعالیت خود به خودی سلولهای عصبی یا ایجاد شده توسط برخی تحریکات است (که می تواند الکتریکی ، دیداری ، دارویی و غیره باشد). این روش متکی بر اندازه گیری پتانسیل های میدان محلی (LPF) است که در اثر برهم نهی چندین پتانسیل ایجاد شده در محیط خارج سلولی توسط فعالیت عصبی ایجاد می شود. سرانجام ، تکنیک های مورد استفاده برای بررسی دامنه رفتاری سلولهای عصبی منفرد از گیره گیره به تصویربرداری دو فوتونی. همه این تکنیک ها شامل سطح بسیار متفاوتی از تهاجم و ابزارهایی برای به دست آوردن سیگنال ها و درک ماهیت آنها هستند.

امروزه ، الکترونیک تجهیزات منحصر به فردی را برای نظارت بر عملکردهای مختلف مغز فراهم می کند و ادغام تکنیک های جدید تحقیق را ارائه می دهد. دستگاههای یکپارچه جدیدی که ما آنها رابطهای عصبی می نامیم ، تجهیزات آزمایشگاهی دست و پاگیر کلاسیک را که عموماً در ابزارهای جدا شده تقسیم شده اند ، جایگزین کرده اند. ما یک رابط عصبی یک پلت فرم الکترونیکی همه در یک تعریف می کنیم که قادر به ضبط ، تقویت ، دیجیتالی و طبقه بندی سیگنال های عصبی در زمان واقعی است. یک رابط عصبی بسته به نیاز می تواند یک دستگاه کاملاً قابل کاشت یا یک دستگاه قابل کاشت باشد اما به طور کلی یک ابزار تهاجمی است. یک رابط عصبی می تواند فرصت های جدیدی را در الکتروفیزیولوژی باز کند ، به خصوص اگر با زیر سیستم تحریک نیز ادغام شود ، امکان استفاده از الگوریتم های حلقه بسته را که از تأخیر زیاد دستگاه های متنوع قدیمی مانع می شوند ، می کند.

این بستر ، دانشمندان علوم مغز و اعصاب را قادر می سازد تا تفاوت های بین افراد سالم و بیماران مبتلا به اختلالات عصبی را هم برای تشخیص به موقع بیماری ها و هم برای بازیابی فعالیت ها جمع آوری و تعریف کنند. به خصوص برای بیماران مبتلا به تتراپلژی یا فلج نسبی ، این رابط های عصبی می توانند فرصتی منحصر به فرد برای بازگرداندن بخشی از برخی عملکردهای فیزیولوژیکی یا ایجاد بای پس عصبی باشند که به آنها امکان کنترل حرکات دست یا حرکات اندام را می دهد.

مقالات مروری متعدد یافته های جدیدی را در بخشی که معمولاً با مغز در تماس است مانند شبکه الکترود و مکانیسمهای فیزیولوژیکی زمینه کاشت این دستگاهها در مغز را گزارش کردند ، اما تعداد بسیار کمی از آنها موجود است روش های ساخت که شامل مواد جدید و طراحی الکترونیکی برای تولید کل سیستم است.

در این بررسی ، ما بررسی خواهیم کرد که چگونه الکترونیک انعطاف پذیر می تواند انقلابی در رابط های عصبی ایجاد کند و چگونه استراتژی های ساخت مدارهای جدید و اجزای انعطاف پذیر می توانند به دانشمندان در ساخت ایمپلنت های عصبی نوآورانه با ویژگی های اضافی کمک کنند. ما انواع شبکه های الکترود و انواع الکترونیک یکپارچه را در بخشی از دستگاه اختصاص داده شده برای تقویت سیگنال ، فیلتر کردن و دیجیتال سازی با ایده نمایش کل رابط عصبی در همه وجهه معرفی خواهیم کرد. این ابزار می تواند با ارائه ویژگی های اضافی ، فعالیت جدیدی را در مغز روشن کند و اجزای ضبط صلب را با دستگاه های بی سیم فوق العاده انعطاف پذیر و سازگار جایگزین کند و قادر به تعامل دو طرفه با قشر مغز باشد. ما فکر می کنیم پیشرفت های حاصل از الکترونیک انعطاف پذیر ممکن است باعث بهبود علم مغز و اعصاب شود