تخمين موقعيت اندام از ثبت‌هاي گرفته شده از اعصاب‌آوران و نخاع

كارشناسي ارشد

استفاده از كنترل حلقه بسته در پروتزهاي تحريك الكتريكي كه براي بازتواني حركتي استفاده مي شوند، نياز به سيگنال فيدبك از موقعيت اندام را ضروري مي كند. هدف ما اين بوده است كه امكان استفاده از ثبتهاي نواحي حسّي داخل نخاع به منظور استخراج اطلاعات حركتي را بررسي كنيم. بدين منظور براي آشنايي با نحوه ي صحيح ثبت خارج سلولي و پردازش آن، آزمايشهايي بر روي موش صحرايي انجام داده شد. سپس، آزمايشهاي اساسي بر روي پنج گربه صورت پذيرفت. در كارهاي گذشته، اطلاعات حركتي، يعني زواياي اندام پشتي حيوان، از طريق ثبت از نورونهاي حس عمقي در گره ريشه ي پشتي استخراج شده است. ما در اين پژوهش، تا آنجايي كه مي دانيم براي اوّلين بار، اطلاعات حركتي را از ثبت داخل نخاع، يعني شاخ پشتيِ ماده ي خاكستريِ نخاع استخراج نموده ايم. بدين منظور، اندام پشتي حيوان را در حالت بيهوش با الگويي شبيه به الگوي طبيعي راه رفتن حركت داديم و به طور همزمان موقعيتهاي نشانگرهاي چسبانده شده بر روي مفاصل پا و همچنين سيگنالهاي الكتريكيِ شاخ پشتي نخاع را ثبت كرديم. سپس از اين اطلاعات براي ايجاد يك مدل رياضي براي رمزگشايي سيگنالهاي عصبي به منظور تخمين زواياي پاي حيوان استفاده شد. به منظور بهبود عملكرد رمزگشايي، ما به طور همزمان از دو ويژگيِ نرخ آتش و فاصله ي بين اسپايكيِ پيوسته استفاده نموديم. به منظور ادغام اطلاعات حاصل، يك شبكه ي عصبيِ انباره اي ايجاد كرديم. همچنين تخمين حاصل از استفاده ي تنها از نرخ آتش يا فاصله ي بين اسپايكي، هم آورده شده است. نتايج، نشاندهنده ي اين است كه در هر صورت رمزگشايي با دقت بالايي، تا حد 5/6 درصد، براي خطاي ريشه ي ميانگين مربعاتِ نرمال شده، صورت مي گيرد و ضمناً تركيب اطلاعات نرخ آتش و فاصله ي بين اسپايكي در شبكه ي انباره اي موجب ارتقاء رمزگشايي شد. همچنين، اثر مرتب كردن اسپايكها را بررسي كرده ايم كه نتايج نشاندهنده ي اثربخشيِ اندك اين مرحله پردازش اطلاعات عصبي است (12/0p=).

191010

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي پزشكي - بيوالكتريك

دكتر عباس عرفانيان اميدوار