Registro de sinais de matriz de microeletrodos de 60 canais explorando ressonância estocástica

Authors

  • Francisco Fambrini
  • José Hiroki Saito

DOI:

https://doi.org/10.55905/oelv21n10-142

Keywords:

ressonância estocástica, MEA, matriz de microeletrodos, ruído, sinais neuronais, amplificação

Abstract

Matriz de Microeletrodos (microelectode array, MEA) é um dispositivo usado para cultura de neurônios in-vitro e registro de sinais eletrofisiológicos. A análise desses sinais é útil para o estudo da dinâmica de redes neuronais, teste de drogas farmacológicas, entre outras aplicações.  Os sinais elétricos capturados pela MEA são de baixa amplitude e requer sistemas de amplificação especiais. Neste artigo, é descrito um sistema de amplificação para MEA, com o uso do fenômeno de Ressonância Estocástica (RE), que faz uso benéfico do ruído, para detectar e amplificar sinais de microeletrodos de pequena amplitude. Um protótipo de um canal desse sistema foi simulado e testado com sucesso. 

References

Benzi, R.; Sutera, A.; Vulpiani, A. (1981)"The mechanism of stochastic resonance", Journal of Physics A: Mathematical and General, vol. 14, num.11.

Budrikis, Z. (2021) In Retrospect: Forty years of stochastic resonance, Nature Reviews Physics, vol.3, p. 771, december 2021.

Cheung, K.C. (2007) Implantable microscale neural interfaces, Biomedical Microdevices, vol. 9, p. 923-938.

Dastgheyb, R.M.; Yoo, S-W.; Haughey, N.J. (2019) MEAnalyzer – a Spike Train Analysis Tool for Multi Electrode Arrays, Neuroinformatics, vol.18(1).

Douglass, J.K.; Wilkens, L.; Pantazelou, E.; Moss, F. (1993) Noise enhancement of information transfer in crayfish mechanoreceptors by stochastic resonance, Nature, vol.365, p.337-340.

Fambrini, R. (2014) "Projeto e Construção de um Sistema de Amplificação de Sinais Registrados e Estimulação de Neurônios cultivados in vitro em Matrizes de Microeletrodos", Dissertação de Mestrado, FACCAMP, C. Limpo Paulista, Brasil.

Furukawa, R.; Kaneta, H.; Tateno, T. (2022) A Multielectrode Array-Based Recording System for Analyzing Ultrasound-Driven Neural Responses in Brain Slices in vitro, Frontiers in Neuroscience, vol.16, n.824142, p.1-19.

Gammaitoni, L.; Marchesoni, E.; Menichella-Saetta; Santucci, S. (1989) Stochastic Resonance is Bistable Systems, Physical Review Letters, V. 62, N.4, p.348-352.

Gammaitoni, L., Hanggi, P., Jung, P., Marchesoni, F. (1998) “Stochastic Resonance”, Rev. Mod. Phys. vol.70, num.225.

Longtin, A.; Bulsara, A.; Moss, F. (1991) Time-interval sequences in bistable systems and the noise-induced transmission of information by sensory neurons, Phys.Rev. Lett., vol. 67, n.5, p. 656-659.

McDonnell, M.S., Abbott, S., Pearce, C.E.M. (2002) "A characterization of suprathreshold stochastic resonance in an array of comparators by correlation coefficient", Fluctuation and Noise Letters, vol.2, num.3, pp.213-228.

McDonnell, M.D., Abbott, D. (2009) "What is stochastic resonance? Definitions, Misconceptions, Debates, and its Relevance to Biology", PLOS Computational Biology, vol.5, num.5, pp.1-9.

McNamara, B.; Wiesenfeld, K.; Roy, R. (1988), Observation of Stochastic Resonance in a Ring Laser, Phys.Rev.Lett. vol. 60, 2626.

MCS (2023) Innovations in Electrophysiology, MultiChannel Systems”. http://www.multichannelsystems.com.

Thomas, C.A., Springer, P.A., Loeb, G.W., Berwald-Netter, Y., Okun, L.M. (1972) “A miniature microelectrode array to monitor the bioelectric activity of cultured cells”, Experimental Cell Research, vol. 74, pp. 6166.

Published

2023-10-19

How to Cite

Fambrini, F., & Saito, J. H. (2023). Registro de sinais de matriz de microeletrodos de 60 canais explorando ressonância estocástica. OBSERVATÓRIO DE LA ECONOMÍA LATINOAMERICANA, 21(10), 17153–17166. https://doi.org/10.55905/oelv21n10-142

Issue

Section

Articles