KONCEPCJA I REALIZACJA SYSTEMU PLECAKOWEGO DLA WIELOKANAŁOWEJ ELEKTROFIZJOLOGII U SWOBODNIE ZACHOWUJĄCYCH SIĘ GRYZONI
Olga Chaikovska
National Pirogov Memorial Medical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0002-6489-6040
Oleksandr Ponomarenko
National Pirogov Memorial Medical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0002-3058-7637
Olexandr Dovgan
National Pirogov Memorial Medical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0002-8740-0650
Igor Rokunets
National Pirogov Memorial Medical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0002-8255-6007
Sergii Pavlov
psv@vntu.edu.uaVinnytsia National Technical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0002-0051-5560
Olena Kryvoviaz
National Pirogov Memorial Medical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0001-5441-1903
Oleg Vlasenko
National Pirogov Memorial Medical University (Ukraina)
http://orcid.org/0000-0001-8759-630X
Abstrakt
Technologie elektrofizjologii wielokanałowej odnotowują zdumiewający wzrost. Liczba kanałów dociera do tysięcy miejsc rejestracji, systemy często łączone są z elektrostymulacjami i stymulacjami optycznymi. Jednak zadanie zaprojektowania taniego, elastycznego systemu pozwalającego na swobodne zachowania zwierząt bez przywiązanego kabla nie zostało całkowicie rozwiązane. Zaproponowano system wielokanałowej elektrofizjologii zarówno dla szczurów, jak i myszy. System pozwala rejestrować aktywność jednostki i potencjał pola lokalnego (LFP) do 32 kanałów z różnymi rodzajami elektrod. System został zbudowany przy użyciu technologii Intan RHD 2132. Akwizycja danych i nagrania odbywają się na karcie DAQ, która została umieszczona w plecaku zwierzęcia. Sygnał jest wzmacniany kaskadą wzmacniaczy i digitalizowany za pomocą 16-bitowego przetwornika ADC. Filtry pozwalają filtrować sygnał w paśmie 0,1–20000 Hz. Zasilany jest z mini-baterii o wydajności 340 mA/godz. System został zwalidowany generowanymi sygnałami u znieczulonego szczura i wykazał wysoką jakość nagrań.
Słowa kluczowe:
elektrofizjologia wielokanałowa, gryzonie swobodnie zachowujące się, aktywność jednostkowa, potencjał pola lokalnegoBibliografia
Al_Omari A. K., Saied H. F. I., Avrunin O. G.: Analysis of Changes of the Hydraulic Diameter and Determination of the Air Flow Modes in the Nasal Cavity. Image Processing and Communications Challenges 3. Springer, Berlin, Heidelberg 2011, [DOI: 10.1007/978-3-642-23154-4_34].
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-23154-4_34
Google Scholar
Alam M., Chen X., Fernandez E.: A low-cost multichannel wireless neural stimulation system for freely roaming animals. Journal of neural engineering 10(6), 2013, 066010.
DOI: https://doi.org/10.1088/1741-2560/10/6/066010
Google Scholar
Bennett C. et al.: Higher-order thalamic circuits channel parallel streams of visual information in mice. Neuron 102(2), 2019, 477–492.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.02.010
Google Scholar
Erickson J. C. et al.: Intsy: a low-cost, open-source, wireless multi-channel bioamplifier system. Physiological measurement 39(3), 2018, 035008.
DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6579/aaad51
Google Scholar
Fan D., Rich D., Holtzman T., Ruther P., Dalley J. W., Lopez A., et al.: A wireless multi-channel recording system for freely behaving mice and rats. PLoS ONE 6(7), 2011, e22033, [DOI: 10.1371/journal.pone.0022033].
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0022033
Google Scholar
Fyrmpas G. et al.: The value of bilateral simultaneous nasal spirometry in the assessment of patients undergoing septoplasty. Rhinology 49(3), 2011, 297–303.
Google Scholar
Ghomashchi A. et al.: A low-cost, open-source, wireless electrophysiology system. 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014.
DOI: https://doi.org/10.1109/EMBC.2014.6944288
Google Scholar
Juavinett A. L., Bekheet G., Churchland A. K.: Chronically implanted Neuropixels probes enable high-yield recordings in freely moving mice. eLife 8, 2019, e47188.
DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.47188
Google Scholar
Kinney J. P. et al.: A direct-to-drive neural data acquisition system. Frontiers in neural circuits 9, 2015, 46, [DOI: 10.3389/fncir.2015.00046].
DOI: https://doi.org/10.3389/fncir.2015.00046
Google Scholar
Laxpati N. G. et al.: Real-time in vivo optogenetic neuromodulation and multielectrode electrophysiologic recording with NeuroRighter. Frontiers in neuroengineering 7, 2014, 40.
DOI: https://doi.org/10.3389/fneng.2014.00040
Google Scholar
Liang B., Ye X.: Towards high-density recording of brain-wide neural activity. Science China Materials 61, 2018, 432–434, [DOI: 10.1007/s40843-017-9175-3].
DOI: https://doi.org/10.1007/s40843-017-9175-3
Google Scholar
Moroz V. M. et al.: Coupled Spike Activity in Micropopulations of Motor Cortex Neurons in Rats. Neurophysiology 42(2), 2010, 110–117.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11062-010-9138-4
Google Scholar
Newman J. P. et al.: Closed-loop, multichannel experimentation using the open-source NeuroRighter electrophysiology platform. Frontiers in neural circuits 6, 2013, 98.
DOI: https://doi.org/10.3389/fncir.2012.00098
Google Scholar
Nosova Ya. V., Faruk K. I., Avrunin O. G.: A tool for researching respiratory and olfaction disorders. Telecommunications and Radio Engineering 77(15), 2018, 1389–1395.
DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v77.i15.90
Google Scholar
Rolston J. D., Gross R. E., Potter S. M.: NeuroRighter: closed-loop multielectrode stimulation and recording for freely moving animals and cell cultures. Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2009.
DOI: https://doi.org/10.1109/IEMBS.2009.5333589
Google Scholar
Rotermund D. et al.: Open hardware: Towards a fully-wireless sub-cranial neuro-implant for measuring electrocorticography signals. BioRxiv 036855, 2017.
DOI: https://doi.org/10.1101/036855
Google Scholar
Siegle J. H. et al.: Neural ensemble communities: open-source approaches to hardware for large-scale electrophysiology. Current opinion in neurobiology 32, 2015, 53–59.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conb.2014.11.004
Google Scholar
Siegle J. H. et al.: Open Ephys: an open-source, plugin-based platform for multichannel electrophysiology. Journal of neural engineering 14(4), 2017, 045003.
DOI: https://doi.org/10.1088/1741-2552/aa5eea
Google Scholar
Sikes R. S., Gannon W. L.: Guidelines of the American Society of Mammalogists for the use of wild mammals in research. Journal of Mammalogy 92(1), 2011, 235–253.
DOI: https://doi.org/10.1644/10-MAMM-F-355.1
Google Scholar
Spivey R. J., Bishop Ch. M.: An implantable instrument for studying the long-term flight biology of migratory birds. Review of Scientific Instruments 85(1), 2014, 014301.
DOI: https://doi.org/10.1063/1.4854635
Google Scholar
Steinmetz N. A. et al.: Challenges and opportunities for large-scale electrophysiology with Neuropixels probes. Current opinion in neurobiology 50, 2018, 92–100.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conb.2018.01.009
Google Scholar
Steinmetz N. et al.: Dataset: simultaneous recording with two Neuropixels Phase3 electrode arrays. CortexLab at UCL, 2016.
Google Scholar
Vlasenko O. et al.: Multichannel system for recording myocardial electrical activity. Information Technology in Medical Diagnostics II: Proceedings of the International Scientific Internet Conference “Computer Graphics and Image Processing" and the XLVIIIth International Scientific and Practical Conference “Application of Lasers in Medicine and Biology". CRC Press, 2019.
Google Scholar
Vyssotski A. L. et al.: Miniature neurologgers for flying pigeons: multichannel EEG and action and field potentials in combination with GPS recording. Journal of neurophysiology 95(2), 2006, 1263–1273.
DOI: https://doi.org/10.1152/jn.00879.2005
Google Scholar
Wagenaar D., DeMarse T. B., Potter S. M.: MeaBench: A toolset for multi-electrode data acquisition and on-line analysis. Conference Proceedings. 2nd International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering, 2005.
Google Scholar
Wójcik W., Pavlov S., Kalimoldayev M.: Information Technology in Medical Diagnostics II. CRC Press, London 2019, [DOI: 10.1201/9780429057618].
DOI: https://doi.org/10.1201/9780429057618
Google Scholar
Woods V. et al.: A low-cost, 61-channel µECoG array for use in rodents. 7th International IEEE/EMBS Conference on Neural Engineering (NER), 2015.
DOI: https://doi.org/10.1109/NER.2015.7146687
Google Scholar
Yüzgeç Ö. et al.: Pupil size coupling to cortical states protects the stability of deep sleep via parasympathetic modulation. Current Biology 28(3), 2018, 392–400.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.12.049
Google Scholar
RHD2000 Series Digital Electrophysiology Interface Chips RHD2116, RHD2132. Intan Technologies, LLC. http://intantech.com/files/Intan_RHD2000_series_datasheet.pdf
Google Scholar
Autorzy
Olga ChaikovskaNational Pirogov Memorial Medical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0002-6489-6040
Autorzy
Oleksandr PonomarenkoNational Pirogov Memorial Medical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0002-3058-7637
Autorzy
Olexandr DovganNational Pirogov Memorial Medical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0002-8740-0650
Autorzy
Igor RokunetsNational Pirogov Memorial Medical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0002-8255-6007
Autorzy
Sergii Pavlovpsv@vntu.edu.ua
Vinnytsia National Technical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0002-0051-5560
Autorzy
Olena KryvoviazNational Pirogov Memorial Medical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0001-5441-1903
Autorzy
Oleg VlasenkoNational Pirogov Memorial Medical University Ukraina
http://orcid.org/0000-0001-8759-630X
Statystyki
Abstract views: 472PDF downloads: 317
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Vasyl Kukharchuk, Waldemar Wójcik, Sergii Pavlov, Samoil Katsyv, Volodymyr Holodiuk, Oleksandr Reyda, Ainur Kozbakova, Gaukhar Borankulova , CECHY POMIARÓW DYNAMICZNYCH PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ Z WYKORZYSTANIEM ENKODERA , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 3 (2022)
- Liudmyla Shkilniak, Waldemar Wójcik, Sergii Pavlov, Oleg Vlasenko, Tetiana Kanishyna, Irina Khomyuk, Oleh Bezverkhyi, Sofia Dembitska, Orken Mamyrbayev, Aigul Iskakova, EKSPERCKIE SYSTEMY ROZMYTE DO OCENY INTENSYWNOŚCI REAKTYWNEGO OBRZĘKU TKANEK MIĘKKICH U PACJENTÓW Z CUKRZYCĄ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 3 (2022)
- Sergii Pavlov, Yurii Bezsmertnyi, Stanislav Iaremyn, Halyna Bezsmertna, PARAMETRY PRZESTRZENNE STATOGRAMÓW W DIAGNOSTYCE PATOLOGII UKŁADU MIĘŚNIOWO-SZKIELETOWEGO , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 10 Nr 3 (2020)
- Nataliia Savina, Olha Romanko, Sergii Pavlov, Volodymyr Lytvynenko, NOWOCZESNE ZARZĄDZANIE KONKURENCYJNOŚCIĄ KRAJU , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 9 Nr 2 (2019)
- Sergii Pavlov, Yosyp Saldan, Dina Vovkotrub-Lyahovska, Yuliia Saldan, Valentina Vassilenko, Yuliia Yakusheva, TECHNOLOGIE INFORMACYJNE W CELU ANALIZY ZMIAN STRUKTURALNYCH W PROCESIE DIAGNOSTYKI IDIOPATYCZNYCH OTWORÓW PLAMKI , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 9 Nr 2 (2019)
- Ainur Orazayeva , Jamalbek Tussupov, Waldemar Wójcik, Sergii Pavlov, Gulzira Abdikerimova, Liudmyla Savytska, METODY WYKRYWANIA I WYRÓŻNIANIA OBSZARÓW W TEKSTUROWANYCH OBRAZACH BIOMEDYCZNYCH RAKA PIERSI , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 2 (2022)
- Oleksandr Romanyuk, Yevhen Zavalniuk, Sergii Pavlov, Roman Chekhmestruk, Bondarenko Bondarenko, Tetiana Koval, Aliya Kalizhanova, Aigul Iskakova, NOWY MODEL ODBICIA ŚWIATŁA OD POWIERZCHNI WYKORZYSTUJĄCY KOMBINACJĘ DWÓCH FUNKCJI SZEŚCIENNYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 13 Nr 3 (2023)
- Vitaliy Polishchuk, Sergii Pavlov, Sergii Polishchuk, Sergii Shuvalov, Andriy Dalishchuk, Natalia Sachaniuk-Kavets’ka, Kuralay Mukhsina, Abilkaiyr Nazerke, MEDYCZNY ROZMYTY SYSTEM EKSPERCKI DO PRZEWIDYWANIA STOPNIA WSZCZEPIENIA IMPLANTÓW DENTYSTYCZNYCH U PACJENTÓW Z PRZEWLEKŁĄ CHOROBĄ WĄTROBY , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 14 Nr 1 (2024)