Name: an experimental platform to study the closed-loop performance of brain-machine interfaces
Uploaded: 2011-03-10T12:00:00
Duration: 10 min 51 s
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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.

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	<li>Chiappe, E. M., Seelig, J. D., Reiser, M. B., Jayaraman, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Walking+modulates+speed+sensitivity+in+Drosophila+motion+vision.">Walking modulates speed sensitivity in Drosophila motion vision.</a> Curr. Biol. 20, 1470-1475 (2010).</li><li>Franceschini, N., Snyder, A. W., Menzel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+of+the+visual+environment+by+the+compound+eye+of+the+fly:+fundamentals+and+applications.">Sampling of the visual environment by the compound eye of the fly: fundamentals and applications.</a> Photoreceptor optics. , 98-125 (1975).</li><li>Karmeier, K., Tabor, R., Egelhaaf, M., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+visual+experience+and+the+receptive-field+organization+of+optic+flow+processing+interneurons+in+the+fly+motion+pathway.">Early visual experience and the receptive-field organization of optic flow processing interneurons in the fly motion pathway.</a> Vis. Neurosci. 18, 1-8 (2001).</li><li>Krapp, H. G., Hengstenberg, B., Hengstenberg, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dendritic+structure+and+receptive-field+organization+of+optic+flow+processing+interneurons+in+the+fly.">Dendritic structure and receptive-field organization of optic flow processing interneurons in the fly.</a> Jour. of Neurophys. 79, 1902-1917 (1998).</li><li>Krapp, H. G., Hengstenberg, R., Egelhaaf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Binocular+contributions+to+optic+flow+processing+in+the+fly+visual+system.">Binocular contributions to optic flow processing in the fly visual system.</a> Jour. of Neurophys. 85, 724-734 (2001).</li><li>Longden, K. D., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Octopaminergic+modulation+of+temporal+frequency+coding+in+an+identified+optic-flow+processing+interneuron.">Octopaminergic modulation of temporal frequency coding in an identified optic-flow processing interneuron.</a> Frontiers in Systems Neuroscience. 4, 153-153 (2010).</li><li>Bender, J. A., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+visual+and+haltere-mediated+feedback+in+the+control+of+body+saccades+in+Drosophila+melanogaster.">A comparison of visual and haltere-mediated feedback in the control of body saccades in Drosophila melanogaster.</a> J. Exp. Bio. 209, 4597-4606 (2006).</li><li>Longden, K. D., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State-dependent+performance+of+optic+flow-processing+interneurons.">State-dependent performance of optic flow-processing interneurons.</a> J. Neurophysiol. 102, 3606-3618 (2009).</li><li>Maimon, G., Straw, A. D., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+flight+increases+the+gain+of+visual+motion+processing+in.">Active flight increases the gain of visual motion processing in.</a> 13, 393-399 (2010).</li><li>Petrovitz, R., Dahmen, H., Egelhaaf, M., Krapp, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arrangement+of+optical+axes+and+spatial+resolution+in+the+compound+eye+of+the+female+blowfly+Calliphora.">Arrangement of optical axes and spatial resolution in the compound eye of the female blowfly Calliphora.</a> J Comp Physiol A. 186, 737-746 (2000).</li><li>Warzecha, A. K., Horstmann, W., Egelhaaf, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-dependence+of+neuronal+performance+in+the+motion+pathway+of+the+blowfly+Calliphora+Erythrocephala.">Temperature-dependence of neuronal performance in the motion pathway of the blowfly Calliphora Erythrocephala.</a> J Exp Biology. 202, 3161-3170 (1999).</li></ol>

<ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> देखभाल के प्रयोग के दौरान बाहर सूखने से किसी भी तंत्रिका ऊतक को रोकने के लिए लिया जाना चाहिए. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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 . </li><li> 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. </li></ol>

<ol><li> 1) हाई स्पीड CRT पर दिखाता है (LG STUDIOWORKS 221U) </li><li> हाई स्पीड कैमरा (Prosilica, GC640) </li><li> रोबोट प्लेटफार्म (कस्टम संशोधनों के साथ ASURO) </li><li> सीरियल ब्लूटूथ मोडेम (Bluesmirf) </li><li> माइक्रो चरण ड्राइव (एप्लाइड मोशन सिस्टम, ST5 - एसआई) </li><li> Stepper मोटर (Sanyo Denki, 103H6704 0,140) </li><li> टंगस्टन इलेक्ट्रोड (fh-co.com - आइटम कोड - uew एसएचजी एसई 3P1M) </li><li> कोशिकी प्रवर्धक (NPI EXT 10-2F) </li><li> Motorized micromanipulator (Scientifica, PS-700-Z) </li><li> स्टीरियो माइक्रोस्कोप (Leica, MZ95) </li></ol>

an experimental platform to study the closed-loop performance of brain-machine interfaces

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.

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An Experimental Platform to Study the Closed-loop Performance of Brain-machine Interfaces

हम एक बंद लूप फ्लाई मशीन इंटरफेस का उपयोग करने के लिए neuronal नियंत्रण में सामान्य सिद्धांतों की जांच.

ब्रेन मशीन इंटरफेस के बंद लूप प्रदर्शन का अध्ययन करने के लिए एक प्रायोगिक प्लेटफार्म

The non-stationary nature and variability of neuronal signals is a fundamental problem in brain-machine interfacing. We developed a brain-machine ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

An Optic Nerve Crush Injury Murine Model to Study Retinal Ganglion Cell Survival

एक ऑप्टिक तंत्रिका क्रश चोट murine रेटिनल नाड़ीग्रन्थि सेल जीवन रक्षा अध्ययन मॉडल

Injury to the optic nerve can lead to axonal degeneration, followed by a gradual death of retinal ganglion cells (RGCs), which results in irreversible ...

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

Genetic Manipulation of Cerebellar Granule Neurons In Vitro and In Vivo to Study Neuronal Morphology and Migration

अनुमस्तिष्क ग्रेन्युल न्यूरॉन्स की आनुवंशिक हेरफेर<em&gt; इन विट्रो</em&gt; और<em&gt; में Vivo</em&gt; Neuronal आकृति विज्ञान और प्रवास का अध्ययन करने के लिए

Developmental events in the brain including neuronal morphogenesis and migration are highly orchestrated processes. In vitro and in vivo analyses allow ...

Real-time Electrophysiology: Using Closed-loop Protocols to Probe Neuronal Dynamics and Beyond

वास्तविक समय इलैक्ट्रोफिजियोलॉजी: जांच Neuronal गतिशीलता और परे करने के लिए बंद लूप प्रोटोकॉल का उपयोग

Experimental neuroscience is witnessing an increased interest in the development and application of novel and often complex, closed-loop protocols, where ...

Closed-loop Neuro-robotic Experiments to Test Computational Properties of Neuronal Networks

बंद लूप न्यूरो रोबोट प्रयोगों neuronal नेटवर्क के कम्प्यूटेशनल गुणों का परीक्षण करने के लिए

Information coding in the Central Nervous System (CNS) remains unexplored. There is mounting evidence that, even at a very low level, the representation ...

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

की प्रतिक्रिया रिकॉर्डिंग Intracellular वोल्टेज के लिए electrophysiological विधि<em&gt; ड्रोसोफिला</em&gt; फोटोरिसेप्टर और लाइट उत्तेजनाओं को इन्तेर्नयूरोंस<em&gt; Vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Insect-controlled Robot: A Mobile Robot Platform to Evaluate the Odor-tracking Capability of an Insect

कीट-नियंत्रित रोबोट: एक मोबाइल रोबोट मंच एक कीट की गंध-ट्रैकिंग क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए

Robotic odor source localization has been a challenging area and one to which biological knowledge has been expected to contribute, as finding odor ...

Experimental Models to Study the Neuroprotection of Acidic Postconditioning Against Cerebral Ischemia

प्रायोगिक मॉडल सेरेब्रल इस्केमिया के खिलाफ एसिडिक पोस्टकंडिशनिंग के न्यूरोप्रॉक्टेशन का अध्ययन करने के लिए

Stroke is one of the leading causes of mortality and disability worldwide, with limited therapeutic approaches. As an endogenous strategy for ...

Using Zebrafish Larvae to Study the Pathological Consequences of Hemorrhagic Stroke

रक्तस्रावी स्ट्रोक के रोग परिणामों का अध्ययन करने के लिए Zebrafish लार्वा का उपयोग

Despite being the most severe subtype of stroke with high global mortality, there is no specific treatment for patients with intracerebral hemorrhage ...

Using Neuron Spiking Activity to Trigger Closed-Loop Stimuli in Neurophysiological Experiments

न्यूरोफिजियोलॉजिकल प्रयोगों में बंद लूप उत्तेजनाओं को ट्रिगर करने के लिए न्यूरॉन स्पाइकिंग गतिविधि का उपयोग करना

Closed-loop neurophysiological systems use patterns of neuronal activity to trigger stimuli, which in turn affect brain activity. Such closed-loop systems ...

Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy (SBEM) for the Study of Dendritic Spines

Serial Block-Face Scanning Electron Microscopy SBEM for the Study of Dendritic Spines

डेंड्रिटिक कताई के अध्ययन के लिए सीरियल ब्लॉक-फेस स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (SBEM)

Three-dimensional electron microscopy (3D EM) gives a possibility to analyze morphological parameters of dendritic spines with nanoscale resolution. In ...