Resumen de Interfacing the cerebral cortex: two-dimensionalre cording techniques and electrical stimulation to explore and modulate spatio-temporal network dynamics in the cortex
Las interfazes de la corteza cerebral cobran cada vez más Importancia, ya que la actividad neuronal registrada ofrece un amplio espectro de posibilidades tant0 para la investigación básica como para la aplicación clínica.
Definir e Identificar patrones fisiológicos y fisiopatológicos del cerebro, así como comprender la influencia y los mecanismos de los moduladores exógenos sobre las redes neuronales, es uno de los mayores desafíos de la neurociencia moderna y proporciona la base para tratamientos futuros de enfermedades neurológicas.
En este estudio, combinamos la electrofísiología con la neurotecnología para abordar preguntas que surgen de las interfazes del cerebro: utilizamos un modelo in vítro de rodajas corticales que producen oscilaciones lentas espontáneas para estudiar la actividad de la red y su reacción a campos eléctricos débiles de intensidades variables. Para estudiar como los campos eléctricos impactan las propiedades espaciales de las oscilaciones lentas corticales, registramos la actividad neuronal simultáneamente de 16 sitios de registro y. analizamos la dinámica de propagación y la regularldad espaciotemporal de ondas lentas consecutivas.
Estudiamos tos posibles mecanismos de red en prefundidad manipulando la red farmacológicamente y en un modelo computacional de propagación de ondas lentas. Encontramos una modulación fuerte y lineal de la velocidad de la propagación horizontal, mientras que la velocidad de la propagación vertical estaba saturada. Sugerimos que estas dlferencias en la modulación de la velocidad vertical y horizontal surgen debido a los diferentes efectos del campo eléctrico en el equilibrio de la excitación y inhibición en la conectividad vertical y horizontal.
Además, se encontró que la regularidad temporal, en contraste con la regularidad espacial, alcanza su punto máximo para las Intensidades de campos eléctricos dependientes de las rodajas.
Después de caracterizar este modelo In vitro y con el objetivo de obtener un mej0r control espacio-temporal, colaboramos en el diseño y desarrollo de un nuevo sistema de grabación y estimulación.
Los circuitos a bordo del sistema permiten la adquisición de señales, la estimulación y el análisis de señales en línea simultáneamente, que utilizamos para implementar un control autónomo de la frecuencia de oscilación lenta.
Primero, el sistema de grabación fue validado en base al análisis de la relación señalruido y afirmamos su desempeño sobresaliente.
Finalmente, el algoritmo de closed-loop implementado moduló con éxito la frecuencia de oscilación lenta mediante el ajuste autónomo de la corriente de estlmulación en base al monitoreo en tiempo real de oscilaciones lentas grabadas.
