Устройство для определения статистических характеристик нейронной активности

 

Изобретение относится к медицинской технике, к устройству для определения статистических характеристик нейронной активности, и может быть использовано для исследования электрических процессов в нейронных структурах. Целью изобретения является определение характера кумулятивных эффектов в нейронных структурах. Устройство содержит соединенные последовательно датчик 1 активности нейронной структуры, формирователь 2, блок 3 анализа, регистратор 4. Блок 3 анализа содержит преобразователь 5 длительности интервалов в амплитуду, аналоговый вычислитель 6, компаратор 7 и блок 8 управления. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБДИК (51)5 А 61 В 5 05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

К А ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4146741/28-14 (22) 14.11.86 (46) 07.04.90. Бюл. № 13 (71) Новосибирский электротехнический институт связи им. H. Д. Псурцева (72) В. П. Бакалов и В. А. Пироцкий (53) 615.47 (088.8) (56) Костюк П. Г. Микроэлектродная техника. — Киев, АН УССР, 1960, е. 157.

„„SU„„1554893 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИ К

НЕЙРОННОЙ АКТИВНОСТИ (57) Изобретение относится к медицинской технике, к устройству для определения статистических характеристик нейронной активности, и может быть использовано для исследования электрических процессов в нейронных структурах. Целью изобретения является определение характера кумулятивных эффектов в нейронных структурах. Устройство содержит соединенные последовательно датчик 1 активности нейронной структуры, формирователь 2, блок 3 анализа, регистратор 4. Блок 3 анализа содержит преобразователь 5 длительности интервалов в амплитуду, аналоговый вычислитель 6, компаратор 7 и блок 8 управления. 1 ил.

1554893

4 т т =(— jxdz) (2) т т = — -ITdT, T (3) Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования электрических процессов в нейронных структурах.

Целью изобретения является определение характера кумулятивных эффектов в нейронных структурах.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство для определения статистических характеристик нейронной активности содержит соединенные последовательно датчик 1 активности нейронной структуры, формирователь 2, блок 3 анализа, регистратор 4.

Блок 3 анализа содержит соединенные последовательно преобразователь 5 длительности интервалов в амплитуду, аналоговый вычислитель 6 и компаратор 7, выход которого подключен к регистратору 4, блок 8 управления, первый выход которого подключен к второму входу аналогового вычислителя 6, а второй — к второму входу компаратора 7.

Вход преобразователя 5 длительности интервалов в амплитуду соединен с выходом формирователя 2.

Устройство работает следующим образом.

Регистрируется импульсная активность нейронной структуры с помощью датчика 1 активности, с помощью формирователя 2 стандартных импульсов формируется последовательность стандартных импульсов, соответствующих спайкам нейронной активности, затем для последовательности стандартных импульсов в преобразователе 5 осугцествляется их преобразование из цифровой формы в аналоговую. Далее вычислителем 6 производится измерение отношения величины квадрата среднего значения межспайковых и нтервалов (МСИ) к величине разности между средним квадратом МСИ и квадратом среднего МСИ, т. е. измеряется напряжение, соответствующее величине В, определяемой формулой:

В=т /(т. — -т ), (1) где т — — величина МСИ; т — квадрат среднего МСИ; т. — средний квадрат МСИ: где Т вЂ” — длительность реализации (период измерения).

Период измерения задается блоком 8 управления, который по истечении этого периода производит отсчет величины выходного напряжения вычислителя 6 и ее запоминание в компараторе 7, а также осуществляет сброс в нуль интеграторов, входящих в состав вычислителя 6.

Затем с помощью компаратора производится сравнение величины В с пороговым значением, установленным с учетом зоны сравнения, и по результатам сравнения на регистраторе 4 появляется сигнал о характере кумулятивного эффекта, имеющего место в исследуемой нейронной структуре.

При этом, если величина В удовлетворяет условию

/ — 1/аЬ, (4) где и — половина ширины зоны сравнения, т. е. В находится внутри зоны сравнения, то регистратор 4 регистрирует эффект отсутствия последействия.

Если

8<1 — h, то регистрируется эффект облегчения.

Если

В > I+h, (6) то регистрируется эффект торможения.

Методика выбора величины порогового напряжения и границ зоны сравнения следующая. Производится отведение импульсной активности от .нейронной структуры в условиях, когда известно, что кумулятивные эффекты отсутствуют (отсутствие последействия); измеряется величина напряжения на выходе вычислителя 6 в моменты времени

1 =:kT, k=1,A, соответствующие окончанию периода измерения U =Ь (/ ); определяется величина порогового напряжения U-o, как среднее от измеренных величин.- U (k) .(М (/пор= — 2 U (tj) (7)

Ий

Устанавливается зона сравнения с помогцью компаратора 7. Границы зоны соответствуют границам доверительного интервала для порогового напряжения и определяк>тся выбранным уровнем значимости, например, по известному правилу Зо, где о— среднеквадратическое отклонение измеренной величины порогового напряжения от его среднего значения.

При проведении последующих экспериментов по определению характера кумулятивных эффектов в нейронной структуре используется найденное значение порогового напряжения. При этом, в соответствии с указанным алгоритмом работы устройства если измеренное в момент t=T напряжение

U (/) на выходе вычислителя находится в пределах установленной зоны, то считается, что в этом случае отсутствуют кумулятивные эффекты (отсутствие последействия). Б противном случае регистрируется кумулятивный эффект того или иного вида согласно алгоритму работы устройства.

Предлагаемое устройство повышает эффективность нейрофизиологического эксперимента путем его автоматизации, расширяет возможность исследования как фоновой, так и вызванной нейронной активности, позво1554893

Формула изобретения

Составитель Б. Фигурин

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор 3..1ончакова

Заказ 515 Тираж 549 Подп исн ос

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ляет исследовать влияние различных физических, химических и физиологических факторов на характер кумулятивных эффектов в нейронных структурах.

Устройство для определения статистических характеристик нейронной активности, содержащее соединенные последовательно датчик активности нейронной структуры, формирователь, блок анализа, регистратор, отличающееся тем, что, с целью определения характера кумулятивных эффектов в нейронных структурах, блок анализа содержит соединенные последовательно преобразователь длительности интервалов в амплитуду, аналоговый вычислитель и компаратор, выход которого подключен к регистратору, а также блок управления, первый выход которого подключен к второму входу аналогового вычислителя, а второй — к втором> входу компаратора, вход преобразователя длительности интервалов в амплитуду соединен с выходом формирователя.