脑生理学与神经科学

问题陈述:

研究表明，肿瘤和中风组织相对于邻近的健康组织具有不同的电特性。这些特性的变化可以归因于肿瘤组织中较高的水分含量，离子浓度的升高或降低，甚至细胞膜的介电行为。可兴奋的神经组织可以被电刺激，并产生功能反应来识别有效的皮层。或者，可以记录动作电位来了解大脑的功能区域。在这项工作中，我们探索脑组织的不同电行为来描绘肿瘤/中风边缘。

概念:

设计和制造了灵活、透明的电极阵列，用于体内肿瘤/中风边缘描述的3种模式。使用三种模式进行研究的电子模块，即(a)直接电刺激(DES) (b)电阻抗谱(EIS) (c)皮质电描记术(ECoG)也在内部开发。

技术/科学涉及:

基于mems的设备，神经生理学，神经接口和电子学

问题陈述:

癫痫是最常见的神经系统疾病之一，其特征是大脑异常、过度和超同步活动。然而，目前还没有明确的针对癫痫的治疗药物。此外，难治性癫痫(约30%的患者)不能用抗癫痫药物(AEDs)治疗。它需要绘制脑表面图来检测脑源，然后进行手术。大脑皮层表面信号的持续记录需要植入装置。传统的植入式信号监测装置需要外科手术，这可能导致创伤和进一步的并发症。

概念:

生物可吸收材料根据pH值和温度在体液中溶解。因此，这种材料可以用来设计一种新型的设备，可以在体内吸收，消除传统植入式设备的缺点。我们正在研究这样的设备，可以植入大脑，记录高密度皮质电图(ECoG)信号(正常的有发作期和发作间期信号)，用于检测癫痫病灶和抗癫痫药物筛选。这些基于mems的生物可吸收传感器可以使用现有的微加工技术制造。

技术/科学涉及:

微机电系统，神经生理学，急性和慢性癫痫模型，抗癫痫药物筛选

问题陈述:

由于缺乏生理上现实的脑部疾病模型，因此无法将有希望的动物实验结果转化为治疗方法。适当测量神经元功能对于发现治疗干预至关重要。现实的生理模型和严格的神经生理指标在脑部疾病治疗的发展中发挥着重要作用。

概念:

这些疗法可以使用现实的急性神经生理学模型进行验证，其中病理学和指标忠实地代表了人类的电生理紊乱。脑电生理紊乱可以通过记录皮质电描记和立体皮质电描记信号来研究。电极阵列将被植入体内(开颅后)，以测量细胞外新皮层和柱级局部场电位(LFP)反应。在大鼠的急性中风和癫痫模型中，将使用制造的皮质内微电极阵列，通过记录脑深部区域的局部场电位来记录新皮层回路活动。

技术/科学涉及:

微机电系统，神经生理学，神经保护疗法，研究神经紊乱的急性模型

问题陈述:

新生儿听力损失是出生时最常见的感觉障碍。先天性耳聋有严重的后果，包括言语感知困难、语言习得迟缓、缺乏听觉注意力、言语记忆，从而缺乏识字技能。然而，如果早期发现听力损失，婴儿可以接受早期干预，许多负面后果可以消除或减少。因此，及时发现和干预是听力筛查研究的一个重要领域。听觉脑干反应(ABR)和耳声发射(OAE)是目前检测新生儿耳聋的方法。这两种方法都是测试听觉通路的早期特定部分，但在大脑中感知声音之前，并不是测试整个听觉通路。此外，缺乏临床医生或听力检测专业人员、昂贵的设备、缺乏配备听力检测工具的专业医院和患者随访是当前新生儿听力筛查项目成功的挑战，尤其是在印度这样资源有限的国家。

概念:

ABR和OAE检查听觉通路的特定部分。此外，ABR和OAE不扫描脑干区域以外的听觉通路。声音的感知涉及整个感觉通路。研究证实，皮质听觉诱发电位是听力缺陷的综合特征。缺乏听觉通路的完整扫描是目前新生儿筛查方法的关键差距。我们的目的是通过测量皮层听觉诱发电位，错配负性(MMN)来解决这一差距。这项工作旨在克服目前的局限性，以稳健、可靠和经济的方式检查完整的听觉通路。此外，该项目将有可能预防先天性耳聋，为印度发展新型非侵入性新生儿听力筛查技术铺平道路。

技术/科学涉及:

计算神经科学，电子系统设计，生物医学信号处理，神经生理学

问题陈述:

了解大鼠在动机性训练时的神经反应。

概念:

老鼠跑步机被用于强制运动训练和精确测试啮齿动物的疲劳。能够理解老鼠在跑步机上的行为，并有动力跑过跑道去收集放置在跑道另一端的奖励。一旦老鼠到达奖励点，奖励就会被激活，并在规定的时间内停留在那里。同时对大鼠进行神经记录，以了解实验过程中的生理效应。

应用程序:

典型应用包括:

• 行为
• 生理
• 生化
• 急性运动应激和慢性运动训练的分子反应。

问题陈述:

比较脑深部刺激(DBS)和脑表面刺激对帕金森大鼠模型的影响。

概念:

脑深部丘脑下核刺激(STN)是一种成熟的治疗晚期帕金森病(PD)的临床治疗方法。然而，它有几个副作用，如心理障碍，头痛等。在STN-DBS中，一些与步态冻结有关的症状没有改善。为了达到这个目的，我们需要探索另一个大脑深层区域。此外，DBS是一种侵入性手术，将DBS电极植入大脑深部区域。在这项研究中，将刺激大脑的几个表面区域，并将其结果与DBS进行比较，以确定是否可以降低手术的侵入性。

技术/科学涉及:

mems制造工艺，电化学，电子系统设计，在活的有机体内实验、神经生理学、神经信号处理和行为学研究