在乔治敦大学生理学和生物物理学系的研究人员利用negative-stiffness振动器来帮助评估micron-level哺乳动物的大脑皮层的神经活动模式。
这项研究揭示新的马达的信息处理和大脑感官功能的癫痫和心脏颤动。
从实验室对低频振动隔离敏感显微镜设备变得越来越重要在维护数据完2020欧洲杯下注官网整性和成像质量为神经生物学的研究人员。
实验室研究人员越来越多地发现传统空气表,和更多的电流活跃的(电子)隔振系统,无法正确地抵消较低的频率扰动由于空调系统、外走动的人员和车辆的运动。
这是在乔治敦大学医学中心的生理学和生物物理学系Jian-Young吴教授,博士一直在进行研究波在大脑皮层的神经活动。
传播波在皮层片
吴和他的同事们设想模式类似于大脑皮层波通过使用一种新技术被称为电压特异性染料成像。使用一种特殊的染料结合神经元膜和改变颜色,当神经元膜电势的积极变化。
老鼠大脑新皮层神经元样本取自片。大脑皮层是大脑的外层在哺乳动物大脑半球。它包含六层和参与更高的功能,例如,电动机的生成命令,在人类感官知觉和语言。
大脑皮层的神经元组织纵向结构称为皮层列。这些补丁的大脑皮层有2毫米的深度和直径约0.5毫米。通常对感官刺激的反应,每一列代表一个特定的身体的一部分,或一个地区的视觉和声音。
建议人类大脑皮层估计包含多列和每一个包含大约60000个神经元。大脑皮层可以想象为一个复杂网络,其中包含数十亿数以万亿计的神经元和数百数以万亿计的互联。
单个神经元也基本拥有智慧,但数十亿的行为集体interneuronal交互发生每秒钟能拥有伟大的智慧。
科学家们在历史上研究大脑活动,把一些大脑的电极和电极附近的神经元电信号的分析。
这种技术是目标时有效理解单个神经元之间的相互作用和大脑皮层的功能,但它不是适合调查的新兴特征的神经系统。
”这就像观看电视屏幕上的几个像素,并试图找出这个故事,”吴JianYoung博士描述了。”现在,随着光学方法和电压特异性染色,我们可以想象在大面积的大脑皮层激活大脑处理感觉信息,类似于看整个电视屏幕。”
”电压特异性染料是一种化合物,污渍神经元膜和改变其颜色神经元兴奋时,”吴博士解释道。
”这使我们能够想象人口动态的皮层神经元活动。我们研究单个神经元在大脑皮层产生交互人口构成感觉和运动神经元活动处理功能。人口的协调活动的活动是由数十亿神经元。”
Wu博士继续说,“目前,我们研究如何产生的振荡和传播波小乐队的皮层神经元。“观察皮层神经元人口的时空模式是明显不同于单个神经元。
皮质活动,在这种情况下,视为“人口活动”,可以比线性复杂的特定神经元的活动。光记录方法和电压特异性染色为神经科学家提供了一个新颖的工具来了解大脑皮层功能。
螺旋波在大脑中阐明心脏颤动和癫痫
螺旋波模式,它看起来像小飓风在大脑中,吴邦国委员长的成像已经揭示了团队。他建议这个螺旋模式类似飓风是一个新兴的网络行为。
”计量飓风是一种涌现大量的空气分子的行为,”吴博士解释道。”如果你解剖飓风为单独的空气分子你不会找到任何特殊过程,生成一个飓风。”
Wu博士继续说,“同样,在神经系统中,螺旋波的一种自然过程神经元人口和可能没有特殊的细胞过程归因于螺旋。“类似于飓风,螺旋波可以成为一个强大的工具来管理人口神经元的功能。
螺旋中创建一个小的区域可以提供一个强大的风暴,接管大,健康的大脑区域和癫痫发作。这个理论表明,癫痫不仅是mis-wiring大脑中也是一个不寻常的波型,接管正常组织。
在心脏颤动,螺旋波发展心中产生滚动和旋转波在二维和三维。
作为最常见的一种life-endangering情况下,这些旋转波可以瞬间杀死病人因为心脏泵功能被5到10 Hz旋转。这导致心脏收缩异常迅速和混乱。
吴认为传播波是一个简单的皮质神经元活动的模式,这些波模式可能有一个重要的角色在组织和启动大脑活动包括数百万到数十亿神经元。
人口研究的时空模式神经元活动可能给关于病理障碍和正常的大脑功能的额外信息。
这个研究可以帮助科学家理解异常波,在癫痫患者的大脑发展。
隔振
当电压特异性染色信号通常很小,变化为0.1到1%的光照强度,吴的团队已经利用高动态范围摄像头和光电二极管阵列的电压特异性染色信号感知皮层的活动。
光电二极管阵列能解决极小的光的变化,通常一万的一部分。比较,人类的眼睛和普通数码相机解决一部分光线变化到一百。这种微小信号的检测需要极端的隔离振动。
实验室必须面对挑战的低频振动,振动低至1赫兹是减少数据和图像的完整性。这些都是由于对建筑风,人走过,空调设备。2020欧洲杯下注官网
”首先,我们使用高质量的空气表,但是他们没有足够的隔离低频振动,”Wu博士。
”我们把第二个空气表上的第一个,但是仍然没有提供我们需要的隔离。然后我们试着一个活跃的,电子系统,但我们仍然花费很多时间与地板振动。我们正在处理一个解决振动问题多年。”
乔治敦大学实验室最终测试和选择使用negative-stiffness机制隔振系统从- K技术。这使得实验室减少振动隔离级别1赫兹。这个正确的移除任何振动噪声的挑战,减少数据和图像数据的质量。
Negative-stiffness机制(销售经理)光电隔离器提供的灵活性定制裁缝横向和纵向共振频率。他们利用一个完全在低频隔振机械设计。
垂直运动提供的隔离是一个硬弹簧支持重量负荷,结合一个销售经理。净垂直刚度是由很低而不影响弹簧的静态承载能力。梁柱固定与垂直运动系列隔离器创建水平运动隔离。
梁柱的水平刚度下降的梁柱效应。梁柱执行作为一个弹簧和一个销售经理。
结果是一个密集的被动隔离器能够执行与非常低的水平和垂直自然频率和频率相当高的内部结构。
遗传性与negative-stiffness明显增强的空气系统,这可以使隔振问题变得更糟,因为他们有一个共振频率是一样的地板振动。
的振动传递率是一个衡量传输通过隔离器对应于输入的振动。
当调整到0.5赫兹,销售经理光电隔离器满足隔离效率93% 2赫兹;99% 5赫兹;和99.7% 10赫兹。
活跃的系统可以调节力量的负面影响问题和电子功能障碍,因为它们是由电,可以打扰扫描。
他们也有受限制的动态范围,这是简单的超越和使隔离器进入积极的反馈和创建噪声下的设备。2020欧洲杯下注官网
活跃的隔离系统基本上没有共振及其传播性不尽快辗轧negative-stiffness光电隔离器。
继续研究
在过去的十年里,Dr.Wu的团队记录了各种波形(例如,螺旋和平面波)在大脑切片在人为引起的振荡。
通过使用数学模型和皮层片,他们正在研究的起始波和确定它们的传播速度和方向的元素。
实验室也参与生产的新型光学成像方法依赖的负刚度隔振系统例如,图像传播波体内,在完整的大脑。
”这是技术上的困难,”吴博士描述了。”其他成像方法(核磁共振、宠物或梅格)提供时空分辨率不足。大规模神经元活动是大脑的一个标志。”
”我们正在改善光学成像技术希望想象海浪在体内皮层感觉过程和在清醒动物行为和认知任务执行。”
这些信息已经采购,审核并改编自- K提供的材料技术。欧洲杯足球竞彩
在这个来源的更多信息,请访问- K技术。