Analysis of circuits for effective stimulation in neurobiological experiments

• Autorzy: Kadłubowski Ł. , Kmon P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.11.27

Warianty tytułu

PL

Analiza układów elektronicznych do efektywnej stymulacji w eksperymentach neurobiologicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper reports on the development of the amplifier for neurobiological experiments, for fast transition between the stimulation and recording phases. Schematic-level design and parameters are presented, as well as the implementation of three methods of stimulus artifact reduction. Finally, simulation results are shown for performance comparison of these methods.

PL

Artykuł opisuje projekt wzmacniacza do zastosowań w eksperymentach neurobiologicznych, gdzie szybkie przełączanie pomiędzy fazą stymulacji i fazą odczytu jest bardzo istotne. Zaprezentowany jest schemat układu, jego parametry, implementacja trzech metod redukcji artefaktów stymulacyjnych, oraz wyniki symulacji porównujących te metody.

Słowa kluczowe

EN

stimulation; artifacts; neurobiological experiments

PL

stymulacja; artefakt; eksperymenty neurobiologiczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 11
• Strony: 107--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kadłubowski Ł.

• AGH Akademia Górniczo- Hutnicza, Katedra Metrologii i Elektroniki, al. Mickiewicza 30, 30- 059 Kraków

autor

Kmon P.

• AGH Akademia Górniczo- Hutnicza, Katedra Metrologii i Elektroniki, al. Mickiewicza 30, 30- 059 Kraków

Bibliografia

• [1] Doi E., Gauthier J.L., Field G.D., Shlens J., Sher A., Greschner M., Machado T.A., Jepson L.H., Mathieson K., Gunning D.E., Litke A.M., Paninski L., Chichilnisky E.J., Simoncelli E.P., Efficient Coding of Spatial Information in the Primate Retina, J. Neurosci., 32 (2012), No. 46, 16256- 16264
• [2] Hochberg L.R., Bacher D., Jarosiewicz B., Masse N.Y., Simeral J.D., Vogel J., Haddadin S., Liu J., Cash S.S., van der Smagt P., Donoghue J.P., Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm, Nature, 485 (2012), 372-375
• [3] Blum R.A.: An electronic system for extracellular neural stimulation and recording, PhD dissertation, Georgia Institute of Technology, (2007)
• [4] Brown E.A., Ross J.D., Blum R.A., Nam Y., Wheeler B.C., DeWeerth S.P., Stimulus-Artifact Elimination in a Multi- Electrode System, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst., 2 (2008), No. 1, 10-21
• [5] Hottowy P.: Opracowanie modelu matryc mikroelektrodowych oraz układu scalonego do elektrycznej stymulacji żywych sieci neuronowych, Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, (2006)
• [6] Hottowy P., Skoczeń A., Gunning D.E., Kachiguine S., Mathieson K., Sher A., Wiącek P., Litke A.M., Dąbrowski W., Properties and application of a multichannel integrated circuit for low-artifact, patterned electrical stimulation of neural tissue, J. Neural Eng., 9 (2012), No. 6, 066005
• [7] Kmon P., Otfinowski P., Gryboś P., Szczygieł R., Żołądź M., Lisicka A., Design for the Testability of the Multichannel Neural Recording and Stimulating Integrated Circuit, Proc. 22nd Int. Conf. "Mixed Design of Integrated Circuits and Systems", (2015), 305-308
• [8] Żołądź M., Kmon P., Rauza J., Gryboś P., Błasiak T., System do wielokanałowej rejestracji elektrycznej aktywności tkanki nerwowej In Vivo z użyciem matryc mikroelektrod, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), nr 5, 176-179
• [9] Richardot A., McAdams E.T., Harmonic Analysis of Low- Frequency Bioelectrode Behavior, IEEE Trans. Med. Imag., 21 (2002), No. 6, 604-612
• [10] Gonzalez E.A., Dorčák L., Monje C.A., Valsa J., Caluyo F.S., Petráš I., Conceptual design of a selectable fractional-order differentiator for industrial applications, Fractional Calculus Appl. Anal., 17 (2014), No. 3, 697-716
• [11] Kadłubowski Ł., Kmon P., Residual voltage analysis for the development of efficient stimulation methodology in integrated circuits, to be published in MIXDES 2016 Conf. Proc.
• [12] Mathieson K., Kachiguine S., Adams C., Cunningham W., Gunning D., O'Shea V., Smith K.M., Chichilnisky E.J., Litke A.M., Sher A., Rahman M., Large-Area Microelectrode Arrays for Recording of Neural Signals, IEEE Trans. Nucl. Sci., 51 (2004), No. 5, 2027-2031

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.