Objective : Somatosensory evoked potentials(SSEPs) have been used widely both experimentally and clinically to monitor the function of central nervous system and peripheral nervous system. Studies of SSEPs have reported the various recording techniques and patterns of SSEP. The previous SSEP studies used scalp recording electrodes, showed mean vector potentials which included relatively constant brainstem potentials(far-field potentials) and unstable thalamocortical pathway potentials(near-field potentials). Even in invasive SSEP recording methods, thalamocortical potentials were variable according to the kinds, depths, and distance of two electrodes. So they were regarded improper method for monitoring of upper level of brainstem. The present study was conducted to investigate the characteristics of somatosensory evoked field potentials(SSEFPs) of the cerebral cortex that evoked by hindlimb stimulation using ball electrode and the pathways of SSEFP by recording the potentials simultaneously in the cortex, VPL nucleus of thalamus, and nucleus gracilis. Methods : In the first experiment, a specially designed recording electrode was inserted into the cerebral cortex perpendicular to the cortical surface in order to recording the constant cortical field potentials and SSEFPs mapped from different areas of somatosensory cortex were analyzed. In the second experiment, SSEPs were recorded in the ipsilateral nucleus gracilis, the contralateral ventroposterolateral thalamic nucleus(VPL), and the cerebral cortex along the conduction pathway of somatosensory information. Results : In the first experiment, we could constantly obtain the SSEFPs in cerebral cortex following the transcutaneous electrical stimulation of the hind limb, and it revealed that the first large positive and following negative waves were largest at the 2mm posterior and 2mm lateral to the bregma in the contralateral somatosensory cortex. The second experiment showed that the SSEPs were conducted by way of posterior column somatosensory pathway and thalamocortical pathway and that specific patterns of the SSEPs were recorded from the nucleus gracilis, VPL, and cerebral cortex. Conclusion : The specially designed recording electrode was found to be very useful in recording the localized SSEFPs and the transcutaneous electrical stimulation using ball electrode was effective in evoking SSEPs. The characteristic shapes, latencies, and conduction velocities of each potentials are expected to be used the fundamental data for the future study of brain functions, including the hydrocephalus model, middle cerebral artery ischemia model, and so forth.
A flexible but implantable polyimide-based neural implant was fabricated for reliable and stable long-term monitoring of neural activities from brain. The developed neural implant provides 3-dimensional (3D) $3{\times}3$ structure, avoids any hand handling, and makes the insertion more efficient and reliable. Any film curvature caused by residual stress was not observed in the electrode. The 3D flexible polyimide electrode penetrated a dense gel whose stiffness is close to live brain tissue, because a ${\sim}1{\mu}m$ thick nickel was electroplated along the edge of the shank in order to improve the stiffness. The recording sites were positioned at both side of the shank to increase the probability of recording neural signals from a target volume of tissue. Impedance remained stable over 72 hours because of extremely low moisture uptake in the polyimide dielectric layers. At electrical recording test in vitro, the fabricated electrode showed excellent recording performance, suggesting that this electrode has the potential for great recording from neuron firing and long-term implant performance.
Evoked potentials(EP) measured with scalp electrodes are often described as a deterministic process corrupted by uncorrelated electrical activities occuring in the brain and These electrical activities(ongoing EEG) refer to noise in EP recording. The Conventional method to determine the EP waveform requires long recording time. Unfortunately most of algorithm developed are too complicated for implementation in real time. Thus, conner EP recording devices use Ensemble average for real time processing. In this paper introduce EP recording hardware for processing advanced algorithm in real tlne. This hardware is composed of DSP chip(TMS320c25) and microcomputer.
Current information storage devices, such as HDD, CD/DVD-ROM/RW, probe-based memory and hologram memory, are compared with biological information storage mechanisms in DNA and brain memory. Newly developed approaches to overcome the limit of storage capacity are introduced in both magnetic and optical recording devices. Linear and areal density of information stored in the biological and mechanical storages are compared for the applications and developments of new storage devices.
뇌심부자극술은 뇌심부핵에 고주파 전기자극을 전달하여 약물 불응성 이상운동질환을 치료하는 효과적인 방법이다. 그리고 미세전극기록은 뇌심부자극 수술 중에 MRI와 함께 뇌심부핵의 위치를 정확히 파악하여 수술 결과를 향상시키고 부작용을 최소화 할 수 있는 보조적인 검사이다. 본 논문의 목적은 이상운동질환에 대한 뇌심부자극 수술 중에 실시한 미세전극기록을 분석하여 신경생리학적 파형과 유용성을 알아보고자 하였다. 2018년 1월부터 12월까지 이상운동질환에 대한 뇌심부자극 수술 중에 미세전극기록를 실시한 환자 대상으로 후향적 조사를 하였다. 총 28명의 환자 중에 시상하핵은 38 개의 MER, 내측 담창구는 10개의 MER, 복내측 시상핵은 4개의 MER을 실시했다. 모두 목표지점을 찾았고 미세자극을 이용해서 부작용의 여부를 확인하고 목표지점을 재조정하였다. 수술 후 총 28명의 환자에서 모두 임상 증상은 호전되었다. 결론적으로. 미세전극기록은 신경생리학적 파형을 이용해서 MRI와 함께 정확한 뇌심부핵 부위를 파악해서 이상운동질환에 대한 뇌심부자극 수술 결과를 향상시키고 부작용을 최소화할 수 있는 유용한 검사이다.
Microdrive with high precision and light mass enough to install on mouse head was fabricated for recording the reliable signal of neuron cell to understand the brain study. The proposed microdrive has three H-form PZT actuators and its guide structure. The microdrive operation principle is based on the well known inchworm principle. The synchronization of three PZT actuators is able to produce the linear motion along the guide structure. Our proposed microdrive has a precise accuracy of about 100nm and a long stroke of about 5mm. The electrode which is used for the recording of the action potential of the neuron cell was fixed at one of PZT actuators. The proposed microdrive was suited to acquisition of signals from in vivo extra-cellular single-unit recoding. On the condition of the anesthetized mouse, the single-unit signals could be recorded by using the proposed microdrive. In addition, applying the PZT microdrive to an alert mouse, we try to implant it on a mouse brain skull to explore single neuron firing.
Kim, Susie;Na, Seung-In;Yang, Youngtae;Kim, Hyunjong;Kim, Taehoon;Cho, Jun Soo;Kim, Jinhyung;Chang, Jin Woo;Kim, Suhwan
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제17권1호
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pp.129-140
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2017
In this paper, a $4{\times}32$-channel neural recording system capable of acquiring neural signals is introduced. Four 32-channel neural recording ICs, complex programmable logic devices (CPLDs), a micro controller unit (MCU) with USB interface, and a PC are used. Each neural recording IC, implemented in $0.18{\mu}m$ CMOS technology, includes 32 channels of analog front-ends (AFEs), a 32-to-1 analog multiplexer, and an analog-to-digital converter (ADC). The mid-band gain of the AFE is adjustable in four steps, and have a tunable bandwidth. The AFE has a mid-band gain of 54.5 dB to 65.7 dB and a bandwidth of 35.3 Hz to 5.8 kHz. The high-pass cutoff frequency of the AFE varies from 18.6 Hz to 154.7 Hz. The input-referred noise (IRN) of the AFE is $10.2{\mu}V_{rms}$. A high-resolution, low-power ADC with a high conversion speed achieves a signal-to-noise and distortion ratio (SNDR) of 50.63 dB and a spurious-free dynamic range (SFDR) of 63.88 dB, at a sampling-rate of 2.5 MS/s. The effectiveness of our neural recording system is validated in in-vivo recording of the primary somatosensory cortex of a rat.
Kim, Hak Yeong;Seo, Kain;Jeon, Hong Jin;Lee, Unjoo;Lee, Hyosang
Molecules and Cells
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제40권8호
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pp.523-532
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2017
Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is a noninvasive optical imaging technique that indirectly assesses neuronal activity by measuring changes in oxygenated and deoxygenated hemoglobin in tissues using near-infrared light. fNIRS has been used not only to investigate cortical activity in healthy human subjects and animals but also to reveal abnormalities in brain function in patients suffering from neurological and psychiatric disorders and in animals that exhibit disease conditions. Because of its safety, quietness, resistance to motion artifacts, and portability, fNIRS has become a tool to complement conventional imaging techniques in measuring hemodynamic responses while a subject performs diverse cognitive and behavioral tasks in test settings that are more ecologically relevant and involve social interaction. In this review, we introduce the basic principles of fNIRS and discuss the application of this technique in human and animal studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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