A brain-computer interface based on micro-ecog arrays for recording and stimulation in rat somatosensory cortex
Sıçan birincil bedenduyusu korteksinde kayıt ve uyarım için mikro-elektrokortikografi tabanlı beyin-bilgisayar arayüzü
- Tez No: 930595
- Danışmanlar: PROF. DR. BURAK GÜÇLÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Bioengineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyomedikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde sıçanların birincil bedenduyusu korteksi (SI) arka ayak alanında kayıt ve uyarım için mikro-elektrokortikografi (µECoG) tabanlı beyin-bilgisayar arayüz-lerinin (BBA) özellikleri incelenmiştir. İlk olarak, sıçanlara 16 kanallı ticari platin iridyum (Pt-Ir) veya yeni geliştirilmiş indirgenmiş grafen oksit (rGO) µECoG elektrotları implante edilmiştir. Kayıt seanslarında, hareketi kısıtlanmamış sıçanlar kendi hızlarında manivelaya basma görevini yerine getirmiştir. Manivelaya basma sonrası iki frekansta ve üç genlikte arka ayaklara titreşimsel mekanik uyaranlar uygulanmıştır. Motor ve duyusal bilgiler aynı beyin bölgesinden alınan µECoG kayıtları ile destek vektör makinesi (DVM) algoritması kullanılarak kestirilmiştir. rGO and Pt-Ir µECoG dizileri benzer sınıflandırma performansı göstermiştir. Hareketi yürütme niyeti ve duyusal uyarımın varlığı yüksek doğrulukla çözümlenirken, uyarımın frekans ve genlik sınıflandırma performansları orta düzeyde çıkmıştır. Ayrıca, bazı sıçanlar titreşimsel mekanik uyaranlara karşı evet/hayır tipi psikofiziksel algılama görevi gerçekleştirmişlerdir. Sağ/sol manivela basımları çeşitli makine öğrenme algoritmaları kullanılarak kestirilmiştir. Sonuç olarak, SI korteksinin arka ayak bölgesinden motor bilgisinin elde edilebileceği iki deneyde de gösterilmektedir. Diğer bir çalışmada, serbest dolaşan sıçanların aynı beyin bölgesine farklı parametrelerde elektriksel uyarım verilmiştir ve motor/rahatsızlık eşikleri video analizlerde gözlemlenmiştir. Bazı deneklerde ise elektriksel uyarıma karşı evet/hayır psikofiziksel algılama görevi gerçekleştirilmiş ve psikometrik fonksiyonlar çıkartılmıştır. Böylelikle uyarım parametrelerinin yapay duyusal algılamaya etkisi bulunmuştur. Genel olarak, bu tezde SI arka ayak alanının µECoG tabanlı BBA çalışmaları için uygun olduğu gösterilmiştir. Ayrıca yeni geliştirilen rGO elektrotlar kronik kayıt ve uyarım için iyi performans sergilemişlerdir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we studied the recording and stimulation capabilities of microelectrocorticography (µECoG)-based brain computer interfaces (BCI) in the hindlimb area of rat primary somatosensory cortex (SI). First, rats were implanted with 16-channel commercial platinum-iridium (Pt-Ir) or newly developed reduced graphene oxide (rGO) µECoG arrays. In recording sessions, unrestrained rats performed self-paced lever-press tasks, in which vibrotactile stimulation at two frequencies and three amplitudes was presented to the hindlimbs of the rats following the lever-press. Both lever-press and somatosensory information were predicted from µECoG recordings in the same brain area using a support vector machine (SVM) algorithm. rGO and Pt-Ir µECoG arrays showed similar decoding performances. While motor intention and the presence of sensory stimulus were decoded with high accuracy, vibrotactile frequency and amplitude classification performances were moderate. Additionally, some rats performed a yes/no vibrotactile detection task, in which right/left levers were pressed. By using several machine learning algorithms, right/left lever presses were decoded. Thus, both experiments showed that motor information can be decoded from rat SI hindlimb area. In a different study, freely moving rats were subject to cortical electrical stimulation at various parameters to measure motor threshold and discomfort levels by video analysis. Then, artificial sensation thresholds were measured psychophysically in a yes/no detection task by estimating psychometric curves as a function of stimulus parameters. Overall, this thesis shows that SI hindlimb area is suitable for BCI applications with µECoG electrodes. The newly devoleped rGO electrodes yielded good performance in chronic recording and stimulation experiments.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER