لابراتوار مغز و شناخت حیوانی

مطالعه مغز و شناخت، از طریق ثبت فعالیت الکتریکی مغز، امکان پژوهش های پیچیده تر و چند بعدی تر را فراهم می کند به همین منظور موسسه تخصصی مغز و شناخت فردیت، با تاسیس  و تجهیز لابراتوار الکتروفیزیولوژی اعصاب حیوانی جهت ثبت کلیه فعالیت های خارج سلولی، از پتانسیل سینگل نورون تا ثبت امواج مغزی در حین حرکت و هم چنین تحریک الکتریکی و ثبت فعالیت مغزی همزمان با رویداد، بستری مناسب برای انجام پژوهش ها و طرح های تحقیقاتی علمی و بنیادین را ایجاد کرده است. تکنیک های ثبت و تحریک مغزی و آنالیز سیگنال ها که با استفاده از امکانات و تجهیزات این آزمایشگاه می توان اجرا کرد، شامل موارد زیر می باشد:

ثبت سیگنال از تک نورون، یکی از انواع ثبت های پیچیده و مهم در طرح های تحقیقاتی محسوب می شود. در لابراتوار مغز و شناخت حیوانی فردیت، امکان ثبت Single Unit در شرایط کاملا استاندارد، بدون نویز و با بالاترین وضوح و دقت فراهم شده است.یک الکترود وارد شده به مغز یک حیوان زنده، فعالیت الکتریکی را که توسط نورون های مجاور نوک الکترود ایجاد می شود، تشخیص می دهد. الکترود یک میکروالکترود است که اندازه نوک آن حدود ۱ میکرومتر است.

ثبت الکتروکورتیکوگرافی، روشی است که سیگنال های الکتروانسفالوگرافی را مستقیما از قشر مخ و در معرض جراحی ثبت می کند. تحریک مستقیم قشر مغز در طول ECoG روشی برای مطالعات مربوط به زبان، حرکت، نواحی حسی و … را در طول کرانیوتومی فراهم می کند.

ثبت پتانسیل میدانی خارج سلولی، یکی از متغیرهای بسیار مهم در طرح های پژوهشی و تحقیقاتی محسوب می شود. لابراتوار مغز و شناخت حیوانی فردیت مجهز به دستگاه ثبت LFP به همراه نرم افزار جامع آنالیز داده ها می باشد.

تقویت طولانی مدت،  فرایندی است که در آن اتصالات سیناپسی بین نورون ها با فعال سازی مکرر قوی تر می شوند. LTP جز مطالعات بسیار پرکاربرد برای متخصصان و محققانی است که در حوزه حافظه و یادگیری فعالیت می کنند.

امکان ثبت پاسخ برانگیخته و دستیابی به الگوی خاص پتانسیل الکتریکی بخشی از سیستم عصبی در اثر مواجهه با محرک های خاصی مانند نور یا صدا با استفاده از دستگاه ها و نرم افزارهای تحلیل داده، مهیا می باشد

ثبت فعالیت الکتریکی پوست سر، یکی از تکنیک های بسیار رایج در مطالعات مغز و شناخت می باشد، ثبت EEG از پوست سر، امکان مطالعه  و آنالیز پتانسیل های وابسته به رویداد در حالت های مختلف مانند انجام تسک های رفتاری و شناختی فراهم میکند.

ثبت فعالیت الکتریکی قلب، در حالت های تهاجمی و غیر تهاجمی  جز پارامترهای بسیار مهم در طرح های پژوهشی  می باشد، با استفاده از آنالیز امواج قلبی و تجزیه و تحلیل اسپایک ها می توان اثرات دارویی، اثرات تحریک الکتریکی و سایر متغیرهای رفتاری و شناختی را مورد بررسی قرار داد.

NCV، شامل تحریک الکتریکی اعصاب محیطی و ثبت پاسخ الکتریکی در حین انتقال تکانه عصبی به پایانه عصب است. که در مطالعات و تحقیقات مربوط به اختلالات و بیماری های عصب و عضله کاربرد بسیاری دارد.  با تجزیه و تحلیل درجه و نوع پاسخ الکتریکی، متخصصان مغز و اعصاب می توانند بهتر تشخیص دهند که آیا عصب به درستی تکانه را هدایت می کند و کدام قسمت از عصب (فیبرهای عصبی یا پوشش میلین) به احتمال زیاد تحت تأثیر قرار می گیرد.

حریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روش­های تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالس­های الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال می‌شود و می تواند در پژوهش های مربوط به کنترل درد، هدایت و جهت دهی، مداخله در فرایندهای یادگیری و… استفاده شود.در لابراتوار الکتروفیزیولوژی حیوانی فردیت علاوه بر تحریک الکتریکی مغز، امکان ثبت سیگنال همزمان نیز وجود دارد.

مشاهده فرآیند و آنالیز داده ها:

آنچه در انجام پروژه های پژوهشی و تحقیقاتی بسیار حائز اهمیت است، امکان مشاهده دقیق فرایند تحریک و ثبت و هم چنین تجزیه و تحلیل  کامل و با جزئیات می باشد بنابراین دسترسی به نرم افزارهایی که این قابلیت ها را در حد عالی داشته باشد امری ضروری است.

امکانات نرم افزاری مربوط به آزمایشات الکتروفیزیولوژی حیوانات در لابراتوار فردیت، ابزارهای قدرتمندی جهت ضبط سیگنال ها، تحریک، اکتساب داده ها و تجزیه و تحلیل طیف وسیعی از مطالعات الکتروفیزیولوژی خارج سلوی مانند:Long-Term Potentiation (LTP), Long-Term Depression (LTD)  EEG, EMG and Epileptiform, bursts activity, extracellular single-unit- multi-unit action potential, NCV, VEP, ECG (RRI) را فراهم کرده است.

Field Potential:

• تجزیه و تحلیل ثبت تک واحدی و چند واحدی
• نمایش سیگنال ثبت شده به صورت آفلاین
• بهینه سازی مقیاس های محدوده(عمودی و افقی)
• برش آزمایشی و معکوس کردن سیگنال
• اندازه گیری خودکار(حداکثر، حداقل، شیب، سطح زیرمنحنی، تاخیر و زمان پاسخ)

Single-unit (spike):

• مانیتورینگ صوتی سیگنال های خام و اسپایک
• سورتینگ پتانسیل عمل در پنجره تشخیصی
• تحلیل psth، فرکانس و دامنه فاز
• تجزیه و تحلیل نورون های مغز و نخاع

EEG:

• تبدیل FFT آنلاین و آفلاین باند فرکانسی تعریف شده
• مشاهده و آنالیز سیگنال های خام هر کانال و قدرت FFT مربوط به آن ها

Kindling:

• تجریه و تحلیل EEG در صرع
• مدل سازی برای طراحی الگو محرک الکتریکی
• تعریف تحقیق آزمایشی: تک آزمایش، چند آزمایش و پروتکل سازی
• پارامترهای الگو شامل تاخیر، مدت زمان پالس، چرخه پالس، اعداد پالس، دوره آزمایشی و شماره آزمایش
• تجزیه و تحلیل اسپایک ها و فرکانس های مرتبط با پروتکل محرک الکتریکی اعمال شده