ПАК для длительной регистрации активности участков мозга мелких грызунов, а также беспроводной передачи локального потенциала поля, ЭКГ и ЭЭГ.
Здоровье нашей нервной системы, в особенности мозга, напрямую влияет на когнитивные навыки и мыслительные процессы. Поэтому любые патологии мозга, сопровождающиеся гибелью клеток, приводят к различным поведенческим отклонениям, расстройствам памяти и общей деградации личности. Исследования активности нейронов мозга животных помогут создать базу для разработки терапевтических средств лечения заболеваний мозга людей, в особенности – нейродегенеративных расстройств.
Задачей сотрудников Лаборатории ПСПОД является разработка программно-аппаратного комплекса для длительной регистрации активности участков мозга мелких грызунов, а также беспроводной передачи локального потенциала поля, ЭКГ и ЭЭГ. При этом необходимо обеспечить прочность конструкции имплантируемого устройства для надежной фиксации на голове лабораторного животного на протяжении всего эксперимента.
Проект выполняется в рамках деятельности Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» на базе Центра Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» ФГАОУ ВО «СПбПУ» (далее – НЦМУ СПбПУ), созданного приказом ректора Университета от 30.04.2020 № 699 «О создании Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» на базе Центра Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» ФГАОУ ВО «СПбПУ».
Комплекс включает в себя три закрепленных на мышах носимых модуля, передающих данные 32 каналов мозговой активности по радиосвязи, и зарядно-базовую станцию, принимающую данные с носимых модулей и передающую их посредством одного из проводных интерфейсов на ПК.
В рамках проекта были реализованы следующие этапы:
Результат:
Лабораторный образец программно-аппаратного комплекса состоит из: имплантируемого устройства с кремниевыми электродами и приёмопередающего устройства, подключаемого к персональному компьютеру по USB или Ethernet и осуществляющего связь с имплантируемым устройством по радиоканалу, а также программного обеспечения – для микроконтроллера в имплантируемом устройстве, приёмопередающем устройстве и персональном компьютере. Имплантируемое устройство состоит из печатной платы с разъёмами и аккумулятором размером не более 10х13х15мм. Приёмопередающее устройство – печатная плата с компонентами и антеннами.
Компоненты ПАК:
Предполагаемый вариант внешнего вида базовой станции
Языки программирования: | Python 3 |
Платформы и Фреймворки: | Socket интерфейс для взаимодействия с Ethernet; PyQt5 для GUI; Pyqtgraph для отрисовки графиков в реальном времени |
Беспроводные технологии: | модуль nRF24L01 (частота передачи 2,4 ГГц, GFSK модуляция, 126 частотные каналы, настраиваемая мощность передатчика, пропускная способность 2 Мбит/с в радиотракте) |
Микроконтроллер: |
STM32G0 |
Технологии измерения: | аналогово цифровой преобразователь - RHD2132 |
Программа для визуализации данных мозговой активности. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. Макаревич Н.С., Казаков Д.В., Ерофеев А.И., Герасимов Е.И., Большакова А.В., Безпрозванный И.Б., Власова О.Л. Рег. №2021681644. Дата рег.: 23.12.2021. Правообладатель - ФГАОУ ВО "СПбПУ".
Программа протокола конфигурирования и управления режимами работы носимого модуля измерения мозговой активности грызунов. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. Макаревич Н.С., Казаков Д.В., Ерофеев А.И., Герасимов Е.И., Безпрозванный И.Б., Власова О.Л. Рег. №2021681527. Дата рег.: 23.12.2021. Правообладатель - ФГАОУ ВО "СПбПУ".
Программа инициализации и обработки данных, передаваемых через радиоканал носимого модуля измерения мозговой активности грызунов. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ. Макаревич Н.С., Казаков Д.В., Ерофеев А.И., Герасимов Е.И., Безпрозванный И.Б., Власова О.Л. Рег. №2021681643. Дата рег.: 23.12.2021. Правообладатель - ФГАОУ ВО "СПбПУ".