MULTIELECTRODE & IMAGING ANALYSIS OF CULTURED NETWORKS
多电极
基本信息
- 批准号:6540086
- 负责人:
- 金额:$ 29.71万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:1999
- 资助国家:美国
- 起止时间:1999-04-01 至 2004-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:animal tissue cerebral cortex charge coupled device camera computational neuroscience computer program /software electrophysiology laboratory rat learning memory microelectrodes neural information processing neurons neurophysiology technology /technique development time resolved data tissue /cell culture
项目摘要
At present, there is a large gap between in vivo behavioral studies of
learning and memory, and in vitro studies of the cellular mechanisms of
synaptic plasticity. A neuroscience research tool will be created that
bridges this gap by providing a network of cultured cortical neurons
with a computer-simulated body, and a virtual reality in which to
behave. This new paradigm for studying learning in vitro is enabled by
recent advances in computing power and multi-electrode array substrates.
A long-term, 2-way interface between a computer and a cultured neural
network will be created. Software tools that recognize emergent
patterns of network activity will be developed, and used to trigger
distributed patterns of electrical stimulation in real time. The
effects of this sensory-motor feedback loop will be studied at the
millisecond time scale by optical recording using our custom high-speed
CCD camera. Changes in neuronal connectivity and morphology will be
followed on the scale of minutes, hours and days using our 2-photon
laser scanning microscope. Two-photon microscopy allows extended high-
resolution imaging of living cells without harming them or bleaching the
fluorescent label.
It is clear that neural systems process and store information in a
distributed fashion. Single-unit neurophysiology research is likely to
miss many of the emergent properties of distributed information
processing. By combining many-unit electrophysiology and optical
recording with non-destructive 2-photon imaging in an in vitro system
capable of behaving and learning, it will be possible to observe changes
in subcellular, cellular, and network properties that underlie learning
and memory. By studying the mechanisms of information processing and
storage in small networks of neurons, models of mental impairment from
disease or aging can be examined with unprecedented detail. Information
about how living neural networks function will promote the creation of
more human-like computing systems.
目前,体内行为研究之间存在很大差距
学习和记忆,以及对细胞机制的体外研究
突触可塑性。 将创建神经科学研究工具
通过提供培养的皮质神经元网络来桥接这一差距
具有计算机模拟的身体,以及一个虚拟现实
表现。 这种用于在体外学习学习的新范式由
计算功率和多电极阵列基板的最新进展。
计算机和培养的神经之间的长期2路接口
将创建网络。 识别出现的软件工具
将开发网络活动的模式,并用于触发
实时的电刺激的分布模式。 这
将研究此感觉运动反馈回路的效果
使用我们的自定义高速记录,通过光学记录来毫秒尺度
CCD相机。 神经元连通性和形态的变化将是
随后使用我们的2光子进行数分钟,小时和几天的规模
激光扫描显微镜。 两光子显微镜允许延长
分辨率成像活细胞而不会损害它们或漂白
荧光标签。
显然,神经系统处理并将信息存储在一个
分布式时尚。 单单元神经生理学研究可能会
错过分布式信息的许多新兴属性
加工。 通过组合多个单元电生理学和光学
在体外系统中使用非破坏性2光子成像记录
有能力表现和学习,可以观察变化
在学习基础的亚细胞,细胞和网络属性中
和内存。 通过研究信息处理的机制和
在小型神经元网络中存储,心理障碍模型
疾病或衰老可以用前所未有的细节检查。 信息
关于生活神经网络的功能如何促进创建
更类似人类的计算系统。
项目成果
期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multi-site stimulation quiets network-wide spontaneous bursts and enhances functional plasticity in cultured cortical networks.
多部位刺激可以平息整个网络的自发爆发,并增强培养的皮质网络的功能可塑性。
- DOI:10.1109/iembs.2006.260571
- 发表时间:2006
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Madhavan,Radhika;Chao,ZenasC;Wagenaar,DanielA;Bakkum,DouglasJ;Potter,SteveM
- 通讯作者:Potter,SteveM
Spatio-temporal electrical stimuli shape behavior of an embodied cortical network in a goal-directed learning task.
- DOI:10.1088/1741-2560/5/3/004
- 发表时间:2008-09
- 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:Bakkum DJ;Chao ZC;Potter SM
- 通讯作者:Potter SM
Searching for plasticity in dissociated cortical cultures on multi-electrode arrays.
- DOI:10.1186/1477-5751-5-16
- 发表时间:2006-10-26
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Wagenaar DA;Pine J;Potter SM
- 通讯作者:Potter SM
A versatile all-channel stimulator for electrode arrays, with real-time control.
用于电极阵列的多功能全通道刺激器,具有实时控制功能。
- DOI:10.1088/1741-2560/1/1/006
- 发表时间:2004
- 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:Wagenaar,DanielA;Potter,SteveM
- 通讯作者:Potter,SteveM
Long-term activity-dependent plasticity of action potential propagation delay and amplitude in cortical networks.
- DOI:10.1371/journal.pone.0002088
- 发表时间:2008-05-07
- 期刊:
- 影响因子:3.7
- 作者:Bakkum DJ;Chao ZC;Potter SM
- 通讯作者:Potter SM
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$ 29.71万 - 项目类别:
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