X. Ulusal Sinirbilim Kongresi



Benzer belgeler
Fiz 219 Güncel Konular

V. Psikoloji Lisansüstü Öğrencileri Kongresi. Ezgi Tuna Erdoğan İstanbul Tıp Fakültesi Fizyoloji A.D.

Sağlıklı Gönüllülerde Elektriksel Duyu Eşiği Ölçümü. Dr.Ezgi Tuna Erdoğan İstanbul Tıp Fakültesi Fizyoloji A.D.

AĞRı VE DUYU EŞIĞININ ELEKTRIKSEL ÖLÇÜMÜ. Ezgi Tuna Erdoğan

6. Osiloskop. Periyodik ve periyodik olmayan elektriksel işaretlerin gözlenmesi ve ölçülmesini sağlayan elektronik bir cihazdır.

BİYOELEKTRİK UYGULAMA ARAÇLARI

6. DENEY Alternatif Akım Kaynağı ve Osiloskop Cihazlarının Kullanımı

Olaya Ġlişkin Potansiyel Kayıt Yöntemleri Kognitif Paradigmalar

DENEY FÖYÜ 4: Alternatif Akım ve Osiloskop

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

DENEY 7 DALGALI GERİLİM ÖLÇÜMLERİ - OSİLOSKOP

TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI 2. SINIF 2. KOMİTE: SİNİR SİSTEMİ DERS PROGRAMI 27 Kasım Ocak 2018 (8 Hafta)

EMG nin Kullanım Alanları ve Uyarılmış Potansiyeller. Uzm Dr Pınar Gelener

Fatih Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü EEM 316 Haberleşme I LAB SINAVI DARBE GENLİK MODÜLASYONU (PWM)

OSİLOSKOP I. KULLANIM ALANI

EŞİK İZLEME YÖNTEMİYLE SAĞ BASKIN DENEKLERDE SOL EL VE SAĞ EL BAŞ PARMAK SİNİRİ UYARILABİLİRLİĞİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Sinir ve Kas Uyarımı için Bilgisayar-Kontrollü Akım Stimülatörü Tasarımı

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3.

Elektrofizyolojik Kayıt Yöntemleri

KMU MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELETRONİK LABORATUVARI DENEY 1 OSİLOSKOP KULLANIMI

DENEY 5: İŞLEMSEL YÜKSELTEÇLER ve UYGULAMA DEVRELERİ

1 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ

Beyin salınımları ve bağlanırlık

Negatif Geri Beslemeli Kontrol

Alternatif Akım Devre Analizi

Data Communications. Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. 5. Analog veri iletimi

Deney 3 5 Üç-Fazlı Tam Dalga Tam-Kontrollü Doğrultucu

Ek bilgi Internet:.../cecx

Şekil 3-1 Ses ve PWM işaretleri arasındaki ilişki

ELM019 - Ölçme ve Enstrümantasyon 3

DENEY 3 HAVALI KONUM KONTROL SİSTEMİ DENEY FÖYÜ

DY-45 OSĐLOSKOP KĐTĐ. Kullanma Kılavuzu

EEM0304 SAYISAL ELEKTRONİK LABORATUVARI DENEY FÖYLERİ

İzolasyon Yalıtım Direnç Ölçer Marka/Model METREL/ 3201

MATEMATİĞİN GEREKLİLİĞİ

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Power Electronic Circuits (Güç Elektroniği Devreleri)

EEM 311 KONTROL LABORATUARI

BMT104 ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ LABORATUVAR UYGULAMALARI

DY-45 OSİLOSKOP V2.0 KİTİ

Elektrofizyolojiye Giriş. Prof.Dr. Cüneyt GÖKSOY Gülhane Askeri Tıp Akademisi Biyofizik Anabilim Dalı

Bölüm 14 FSK Demodülatörleri

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ LABORATUARI

İletişim Ağları Communication Networks

PSİKOFİZYOLOJİ DENEYLERİNDE TASARIM

MĐKROĐŞLEMCĐLĐ FONKSĐYON ÜRETECĐ

SUNUM PLANI. Genel değerlendirme EKT TMU tdcs

BMM307-H02. Yrd.Doç.Dr. Ziynet PAMUK

Subminyatür Sensör zor montaj şartları için


SAYISAL İŞARET VE GEÇİŞ SÜRELERİNİN ÖLÇÜLMESİ

Elektriksel-Fiziksel Özellikler... 2 Kullanım... 3 Uygulama Örnekleri... 7

Hazırlayan: Tugay ARSLAN

1. Biyomedikal Mühendislik Enstitüsü, Boğaziçi Üniversitesi

Analog Sayısal Dönüşüm

OSİLOSKOP KULLANIMINA AİT TEMEL BİLGİLER

ANALOG HABERLEŞME (GM)

kdeney NO:1 OSİLASKOP VE MULTİMETRE İLE ÖLÇME 1) Osiloskop ile Periyot, Frekans ve Gerlim Ölçme

Açıklama Araştırmacı: YOK. Danışman: YOK. Konuşmacı: YOK

PROGRESİF AKIMLAR UZM.FZT.NAZMİ ŞEKERCİ

HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVAR CİHAZLARI ALIM İŞİ TEKNİK ŞARTNAME. Genel Çalışma Koşulları: 0-40 C. Sıcaklık

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

FISHER WALLACE STIMULATOR KRANİYAL ELEKTROTERAPİ STİMÜLASYONU CRANIAL ELECTROTHERAPY STIMULATION (CES)

İSTANBUL MEDENİYET ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ(TÜRKÇE) 4 YILLIK DERS PLANI

ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER

İnsan beyni, birbiri ile karmaşık ilişkiler içinde bulunan nöron hücreleri kitlesidir. Tüm aktivitelerimizi kontrol eder, yaradılışın en görkemli ve

Şekil 5.1 Opamp Blok Şeması ve Eşdeğer Devresi

UZM.FZT.NAZMİ ŞEKERCİ

MULTİMETRE. Şekil 1: Dijital Multimetre

Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

Adım Motoru: açıya adım. Şekil 8.2 tekyönlü. Lab 8. Siyah (A) Mavi ( B ) Kırmızı (B)

AC DEVRELERDE BOBİNLER

DENEYLERDE KULLANILACAK LABORATUVAR EKİPMANLARI

ĐŞARET ĐŞLEME (SIGNAL PROCESSING)

İçerik. Ürün no.: SLS46CI-70.K28-M12 Güvenlik tek ışın fotoelektrik sensör verici

Karadeniz Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Laboratuvarı I İŞLEMSEL YÜKSELTECİN TEMEL ÖZELLİKLERİ VE UYGULAMALARI

ANOLOG-DİJİTAL DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

İçerik. Ürün no.: ET5I.3/4P Enerjik ışık sensörleri

Polisomnografi(PSG) Elektrofizyolojik Temeller

EEM 311 KONTROL LABORATUARI

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

Şekil 5-1 Frekans modülasyonunun gösterimi

EET-202 DEVRE ANALİZİ-II DENEY FÖYÜ OSİLOSKOP İLE PERİYOT, FREKANS VE GERİLİM ÖLÇME

DENEY 2 ANKASTRE KİRİŞLERDE GERİNİM ÖLÇÜMLERİ

ANALOG ELEKTRONİK - II. Opampla gerçekleştirilen bir türev alıcı (differantiator) çalışmasını ve özellikleri incelenecektir.

BMÜ-421 Benzetim ve Modelleme MATLAB SIMULINK. İlhan AYDIN

EGETEST CENTER ELEKTRİK ELEKTRONİK SANAYİ VE TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ

Beynin Anatomik Açıdan İncelenmesi ve Beyin Sisteminin İşleyişi

ELM 232 Elektronik I - Deney 2 Zener Diyotlu Regülatör Tasarımı. Doğrultucu Regülatör Yük. R L yükü üzerinde oluşan sinyalin DC bileşeni

Talamokortikal İlişkiler, RAS, EEG DOÇ. DR. VEDAT EVREN

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

EGE UNIVERSITY ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERING COMMUNICATION SYSTEM LABORATORY

Deney 10: Analog - Dijital Dönüştürücüler (Analog to Digital Converters - ADC) Giriş

ÜÇ-FAZLI TAM DALGA YARI KONTROLLÜ DOĞRULTUCU VE ÜÇ-FAZLI EVİRİCİ

ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

DC DC DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

Deney no;1 Deneyin adı; Güneş pilinin ürettiği gerilimin ölçülmesi. Deney bağlantı şeması;

Elektrofizyolojiye Giriş

SİNİR SİSTEMİ. Duyusal olarak elde edilen bilgiler beyne (yada tam tersi) nasıl gider?

DERS NOTLARI. Yard. Doç. Dr. Namık AKÇAY İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

Transkript:

X. Ulusal Sinirbilim Kongresi ShinichiMaruyama The object of sumi-e is to capture the essence, or spirit, of the subject matter. Kafatasıgeçişli Elektriksel Uyarma Teknikleri (Transkranyal Elektriksel Stimulasyon) Prof. Dr. Sacit Karamürsel & Adnan Kurt v1: 15 Nisan 2009 v2: 15 Mart 2010 v3: 10 Nisan 2011

Motivasyon Motivasyon: Beyin yapılarının elektriksel uyarımıyla davranışsal ve bilişsel değişiklikler oluşturma çabaları eski ve yaygın bir yöntemdir. Güncel görüntüleme ve ölçüm teknikleriyle tümleştirilerek, üstünkörü uygulanan bu yöntemlere yeni bir bakış ve yeniden değerlendirme getirmek anlamlı olabilir. Bu konuda yapılmakta olan çalışmalar değerlendirilerek, bir araştırma programı düzenlenebilir.

Tarih Bilgisi MS43 yılında Romalı Hekim Scribonius Largus, başağrısını tedavi için elektrik balığı kullanmasını anlatır. Elektrik kaynaklarının bulunmasıyla, gelişen her adımda elektrikle tedavi tıpta yeralmıştır. Duchenne de Bologne, elektrikle sağaltımın ilk sistematik çalışmalarını yapmıştır. 1871 de Beard and Rockwell tıpta elektrik kullanımına ilişkin ilk kitabı yazdılar. 1700-1800 arasında, Giovanni Aldini psikozdan depresyona, hatta ölüleri diriltmeye kadar değişik olguların elektriksel uyarılarla tedavisini yaptı ve anlattı. 1930 larda Bini ve Cerletti ECT yöntemini geliştirdi. 1960 larda, düşük akımların etkililiği, denetimli akım kaynaklarının kullanılmasıyla yine araştırılmaya başlandı. Anan ev, ve Limoge nin yeni öncü çalışmalarıyla özellikle anestezi uygulamaları geliştirildi. 1990 larda geliştirilen TMS çalışmalarına koşut olarak Nitsche ve Paulus, kortikal uyarılabilirliğin düşük şiddette elektriksel alanlarla sağlanabileceği varsayımıyla yeni bir araştırma programı başlattı. Fregni, Pascual-Leone, Antal da bu çalışmaların öncülerindendir. a. A. Datta, V. Bansal, J. Diaz, J. Patel, D. Reato, M. Bikson Brain Stimulation, Volume 2, Issue 4, Pages 201-207.e1 b. Soroush Zaghi, Mariana Acar, Brittney Hultgren, Paulo S. Boggio, and Felipe Fregni Neuroscientist OnlineFirst, published on December 29, 2009 c. MichaelA.Nitsche,MD,LeonardoG.Cohen,MD,EricM.Wassermann,MD, NicolasLang,MD,AndreaAntal,PhD,WalterPaulus,MD, AlbertoPriori,MD,PhD, PauloS.Boggio,PhD,FelipeFregni,MD,PhD, FriedhelmHummel,MD, AlvaroPascual- Leone,MD,PhD BrainStimulation(2008)1, 206 23

Tanımlar Cranial Electrical Stimulation (CES) (Faradik uyarım) Kulak arkasına yerleştirilen elektrotlarla, hipotalamik bölge hedeflenerek endorfin salgısında yükselme sağlanmaktadır. 1902'de Fransa da Rouxeau tarafından, ve 1946'da Sovyetler birliği'nde kaygı ve uykusuzluk sorunlarının tedavisinde elektrik akımlarıyla beyin uyarılması kullanılmıştır. Ama, electrosleep denilen bu yöntem ABD'de yapılan çalışmalarda başarısız bulunmuştur. Yapılan çalışmalar, depresyon, kaygı, ve ağrı gibi sorunların tedavisinde başarılı sonuçlar göstermiştir. [M.F.Gilula. Cranial Electrotherapy Stimulation Review. Journal of Neurotherapy, Vol. 9(2) 2005] TransCranial Direct Current Stimulation (tdcs) (Galvanik Uyarım) TDCS, kafatası üzerinden düşük şiddette (1-2 ma) doğru akım uygulamayı temel alır. Kendiliğinden sinir hücreleri ateşlemesini tetiklemez, ya da dinamik değişmelere, motor etkileşimlerine neden olmaz. Ama, yapılan çalışmalarda, sinir hücreleri ya da dendritlere uygulanan artı (anot) gerilimlerle hücre ateşlemesi sıklıklarının arttığı, tersine yönde azaldığı gözlenmiştir. [M. A. Nitsche & W. Paulus (September 2000). "Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation". The Journal of Physiology 527 Part 3: 633 639]

AC CES CES Yöntemi Üzerine: CES'in kaygı, ağrı, depresyon vb. tedavisinde kullanılması için FDA onayı verilmiştir. CES aygıtları genel olarak şiddeti 100uA-1mA arasında ayarlanabilir, 0.5-100 Hz arasında sıklığı değiştirilebilir sinüs veya kare dalga akım verebilen aygıtlardır. Genellikle %50 görev döngüsüyle çalışırlar. Tıbbi aygıt uygunluk belgesini kolaylaştırmak için pille çalışırlar. Kulağa takılabilen elektrotlar kullanılır. Her uygulama 20-60 dakika arasında değişir. Birkaç hafta süren tedavi dönemlerinden sonra istek üzerine sürdürülür. Klinik protokol kesin veri ve yöntemler içermez. Hekimin deneyimleri daha baskındır.

tacs tacs için yaygın olarak kullanılan geometri ve uyarı parametreleri. Noninvasive Brain Stimulation with Low- Intensity Electrical Currents: Putative Mechanisms of Action for Direct and Alternating Current Stimulation Neuroscientist OnlineFirst, published on December 29, 2009 Soroush Zaghi, Mariana Acar, Brittney Hultgren, Paulo S. Boggio, and Felipe Fregni

tacs tacs için varsayılan etki mekanizması. AC uyarının olası etki mekanizmaları: 1. Nörotransmitterlerin salımı, 2. Süregiden kortikal etkinliğin kesilmesi, 3. Periferik sinir uyarısıyla ikincil etkilerin oluşması. Noninvasive Brain Stimulation with Low- Intensity Electrical Currents: Putative Mechanisms of Action for Direct and Alternating Current Stimulation Neuroscientist OnlineFirst, published on December 29, 2009 Soroush Zaghi, Mariana Acar, Brittney Hultgren, Paulo S. Boggio, and Felipe Fregni

tdcs [M. A. Nitsche and W. Paulus, Journal of Physiology (2000), 527.3, pp. 633 639 633 11055, Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation ] 1. Kafatasından geçirilen zayıf bir doğru akımla, sağlıklı insanda motor korteks uyarılabilirliğinin kiplemesi gösterilmiştir. 2. Uyarılabilirlik değişiminin %40 a kadar çıktığı TMS çalışmalarıyla kanıtlanmıştır. Akım uyarısından sonra dakikalarca bu durum sürmektedir. 3. Uyarma anodal akımla ve baskılama katodal akımla seçimli olarak yapılabilir. 4. Akım yeğinliği ve süresini değiştirerek, uyarı sonrası etkilerin gücü ve süresi denetlenebilir. 5. Etkiler büyük olasılıkla membran kutuplanmasının değişimiyle oluşurlar. Zayıf akımlarla kafatası geçişli elektriksel uyarım girişimsiz, acısız, tersinir, seçici ve odaklı bir biçimde serebral uyarılabilirliği kiplemek için ümitveren bir araç olabilir.

FEM [ MODELING OF TRANSCRANIAL ELECTRICAL STIMULATION BY FINITE ELEMENT ANALYSIS, William Tyler Rath, 2006, M.S.Thesis, PU] Transkranyal Elektriksel Uyarı, ameliyat sırasında da kullanılabilen ve beyin ve omuriliğin duyarlı cerrahisi sırasında CST (corticospinal tract) korunmuşluğunu gösteren bir izleme tekniğidir de. Kafatasına yerleştirilen elektrotlardan kaynaklanan elektronlar saçlı deriyi, kafatasını, BOSu, ve beyni geçerek CST ye ulaşır. Sinyaller alfa motor sinirleriyle (α-mn) MSS nde yolalırlar. Buradan da kasların oluşturduğu yanıtla CNS işlerliğinin sınanması sağlanır. Kafatasının MR görüntüleriyle alınan ölçüm bilgileri kullanılarak, 3 boyutta Maxwell denklemlerinin sayısal çözümü, kafatası içindeki elektriksel alan dağılımını verir. Beyin dokusuna ilişkin parametrelerdeki değişkenlikler ve yüksek beyin perfüzyonu doğru çözümlerin kesinliğini azaltmaktadır. Yine de, FEM yöntemleriyle yapılan modeller, akım odaklanması çözümleri için yeni pencereler açabilecektir.

FEM Gyri-precise head model of transcranial direct current stimulation: Improved spatial focality using a ring electrode versus conventional rectangular pad, A. Datta, V. Bansal, J. Diaz, J. Patel, D. Reato, M. Bikson Brain Stimulation, Volume 2, Issue 4, Pages 201-207.e1

tdcs tdcs için yaygın olarak kullanılan geometri ve uyarı parametreleri. Noninvasive Brain Stimulation with Low- Intensity Electrical Currents: Putative Mechanisms of Action for Direct and Alternating Current Stimulation Neuroscientist OnlineFirst, published on December 29, 2009 Soroush Zaghi, Mariana Acar, Brittney Hultgren, Paulo S. Boggio, and Felipe Fregni

tdcs tdcs için varsayılan etki mekanizması. Sabit gerilim gradyanı iyonik kaymalara ve transmembran protein değişimlerine neden olarak, kortikal uyarımda değişmelere yol açar. Noninvasive Brain Stimulation with Low- Intensity Electrical Currents: Putative Mechanisms of Action for Direct and Alternating Current Stimulation Neuroscientist OnlineFirst, published on December 29, 2009 Soroush Zaghi, Mariana Acar, Brittney Hultgren, Paulo S. Boggio, and Felipe Fregni

Elektriksel Alanda Sinir Etkinlikleri 1

Elektriksel Alanda Sinir Etkinlikleri 2

Beyin Akımları CES engages the serotonergic (5-HT) raphe nuclei of the brainstem. 5-HT inhibits brainstem cholinergic (ACh) And noradrenergic (NE) systems that project supratentorially. This suppresses thalamo-cortical activity, arousal, agitation, alters sensory processing and induces EEG alpha rhythm. As well, 5-HT can act directly to modulate pain sensation in the dorsal horn of the spinal cord, and alter pain perception, cognition and emotionality within the limbic forebrain. İzler: Mavi Oklar: baskılayan etkileşimler Mor Oklar: uyaran etkileşimler X :Baskılanmış yollar/ etkileşimler Kısaltmalar: ACh: actetylcholine; LDT: laterodorsal tegmental nucleus of the brainstem; PPN: pediculo-ponitne nucleus of the brainstem; NE: norepinephrine; LC: locus ceruleus, 5-HT: serotonin

EEG Haritası 0.5 Hz. CES kullanımından sonra beyin dalgaları dağılımı. 30 Gönüllüden alınan kayıtların ortalama değerleri haritalanmıştır. Bu fark haritasında, CES sonrasında azalan beyin etkinliği maviyle, artan etkinlik sarıyla ve değişmeyen etkinlik bölgeleri de yeşille boyanmıştır. EEG biofeedback (Neurotherapy) uygulamalarında yaygın olarak C3 üzerindeki 13-15Hz etkinliği artırılmaya eğitilerek gevşeme sağlanır ve epilepsi giderilmeye çalışılır.

Kaygı Bozuklukları D.L. Kirsch, Low Level Brain Stimulation for Anxiety: A Review of 50 years of Research and Supporting Data.

D. L. Kirsch and M. F. Gilula, CES IN THE TREATMENT OF PAIN- RELATED DISORDERS. Practical PAIN MANAGEMENT, April 2008 Ağrı

CES Aygıtı Alpha-Stim sayfasından alıntılar [http://www.alpha-stim.com/as100.html] CES uyarı aygıtı, ve tipik bir dalga şekli görünüyor. Sol üstte, CES uygulanmadan önce ve 20 dakika CES uygulaması sonrasında alınan EEG spektrumu görünüyor [Kennerly, R. QEEG analysis of cranial electrotherapy: a pilot study. Journal of Neurotherapy (8)2, 2004. ]

TES Aygıtları TES amacıyla kullanılan ticari aygıtlara örnekler. Az sayıda üretici ve nitelikleri uygun olabilecek az sayıda ürün var. Fiyatları 3500 7000 Euro mertebesinde değişiyor.

SK_TES Tasarımı Rasyonalizasyon: Beyin yapılarının doğru akımla kutuplanarak uyarılma eşiğini değiştirmekle eşzamanlı olarak sinüsoidal uyarı verilmesi algılamada ve duygulanımda değişmeler gösterebilir. Biyogeribildirim çalışmalarında elde edilen sonuçlar da değerlendirilerek, uygun uyarı parametreleri için kestirimde bulunarak bunun etkileri psikofizyolojik yöntemlerle sınanabilecektir. Teknik Gereksinimler: 0-1kOhm deri direnci üzerinde 0-4mA dc ofset ve 0-3mA ac modulasyon yapabilecek; akım genliği, dc ofset değeri, uyarı frekansı ve polaritesi değiştirilebilir; tıbbi güvenlik kısıtlarına sıkıca bağlı bir aygıt Sürekli performans test yöntemiyle psikofizyolojik durum sınaması yapabilecek yazılım; Aygıt parametrelerinin ölçüm ve ayarlanmasını sağlayabilecek bir ölçüm düzeneği.

SK_TES Tasarımı İnsan Beynindeki sinir hücrelerinin tetiklenmesine neden olan akım yoğunluğunun, çevreden endüklenmiş alan şiddetiyle karşılaştırılması.

R4 900 + R3 50 TESti MW Benzetimi Transcranial Electrical Stimulator 0-4 ma Howland Current Source Adnan Kurt Prof. Sacit Karamursel IU ITF & Teknofil 19 January 2006 C2 5p V+ V+ R2 18k C3 5p C4 100n + V V+ 9 VM2 R1 18k R5 18k Vin 3 1V Input = 1.14 ma Output - + + U2 OPA241 C1 10n V+ R6 18k AM2 + A T1 2N2222 Human Brain This circuit is a Howland voltage- controlled current source. It is scaled to provide a 1.14mA output current with a +1V input voltage. + V VM1 TESti gereksinimlerini hızla karşılayıp, kısa zamanda deneylerde kullanılabilecek bir aygıt tasarımı için TINA-spice yazılımıyla benzetimlerin yapılması.

TESti HiP Analog Devre Benzetimi

TESti Devre Tasarımları

TESti Yazılımı giriş- (MSP430 Assembler) NAME TES_Zekasi ;************************************************** ; Transcranial Electrical Stimulation Device Firmware Constant Current Generation with a 9V compliance voltage, with offset and a maximum 30Hz sine wave using PWM timer Timer_B.Referring to Mike Mitchell's SLAA116 App note. ; Description: This program demonstrates the usage of a PWM timer together with external filters to implement a DAC. The program shows how to create a 250Hz sine wave, a 125Hz ramp, and a DC level with Timer_B. Timer_A could also be used in the same manner. A sine table holds the sample values for the sinusoid. To create the ramp, the PWM value is simply incremented. The DC level is created by storing charge on an RC network using a PWM output to provide the charge. The value of the DC voltage directly corresponds to the duty cycele of the PWM signal. After initialization, the CPU is put into LPM0. It remains there until the CCIFG0 interrupt from Timer_B wakes it up. In the Timer_B ISR, the next value for the sinusoid is loaded into CCR1 and the ramp value is incremented and loded into CCR2. Upon return form the ISR, the CPU goes back into LPM0. ; Adnan Kurt ; 19Jan2010 ;************************************************************** #include "MSP430X14x.H" ; Include Standard Defs Delta EQU 250 ; Delta = Target DCO/8192 ; Target DCO frequency = 2.048MHz ; This value is used in the ; software FLL routine to ; calibrate the DCO frequency ; using the 32768Hz oscillator ; as a reference. For more ; information on stabilizing ; the DCO or the FLL routine ; see the application report ; titled "Controlling the DCO ; frequency of the MSP430x11x" ; Literature number SLAA074 ;-------------------------------------------------------------- RSEG DATA16_N ; ORG 0x200 Ali DS 2 Ada DS 2 Mete DS 2 Nese DS 2 Aras DS 2 Deniz DS 2 Bat DS 2 JR DS 2 ;-------------------------------------------------------------- RSEG CODE ;-------------------------------------------------------------- ; MSP_Code Generated with Excel Sin_K1_Tab DW 127

TES-1 İki iletkenli bağlantı + & -. Elle Kutup Değiştirici. 250Hz örnekleme frekansı ile 8 Bit PWM A/D dönüştürücü. Genlik, Frekans ve Ofset için sayısal potansiyometrik giriş. 16 bit 200mA/MIPS mikroişlemci. Howland tipi Gerilim-Akım Dönüştürücüsü. 9V pil ile 50 saat kullanım. Kodlanmış ışıkla durum bilgisi. Beyaz LED ile kipleme derinliği ve frekans geribildirimi. 0-3.5 ma ayarlanabilir çıkış akımı, 7V kompliyans gerilimi.

İçindeki Prototipi tamamlanan ve çoğunlukla uzay montajı yöntemiyle tamamlanmış TESti aygıtının iç yapısı. MSP430f149 16 bit işlemci, yüksek başarımlı, işlemsel yükselticiler, çıkış transistörleri ve koruma devreleriyle güç kaynakları.

nanoscope-hw TESti aygıtının ölçümlerini yapabilmek için geliştirilen USB bağlantılı sayısal osiloskop ve LabView ile geliştirilen kullanıcı arayüzü.

nanoscope-sw TESti elektriksel uyarıcı parametrelerini ölçmek ve ayarlarını yapmak için tasarlanmış USB osiloskop grafik arayüzü (GUI) 0-80 Hz bantgenişliğinde, USB hattından beslenen iki kanallı bu ölçüm aygıtı, TES akımlarının ölçülmesi için optimize edilmiştir. Sayısal im işleme (DSP) yöntemleri kullanarak frekans kestiriminde bulunur, akım tepe noktasını, ofset akımını ve bunların RMS değerlerini de hesaplar.

Elektrotlar Melez elektrotlar, örgüsüz bez katları arasına yerleştirilmiş paslanmaz çelik eleklerden oluşmaktadır. Uygulanan akım yoğunluğunu yaygın standartlarda tutmak için 7x5 cm2 büyüklüğündeki elektrotların iletken kenar uzunluğunu artırmak için metal elekle zenginleştirilmiştir. A Model of Safe Levels for Electrical Stimulation Robert V. Shannon, IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL. 39, NO. 4. APRIL 1992

CPT_Yazımı Ardışık görsel uyaranların sürekli izlenmesini ve hızla klavyeden geribildirimini bekleyen CPT yazılımı, yanıtların doğru ve yanlışlarını derler, gecikme ve istatistiksel verilerini toplar.

B

C

Z

A

D

L

A

Z

Z

A

S

A

TESti TESTi için geometri ve uyarı parametreleri. Anodik ve katodik akım verilebilir. Sağ veya sol frontal alan anodik olarak uyarılırken, karşı mastoid katodik elektroda bağlanır. Tersi uyarı yapabilmek olasıdır, fizyolojik etkileri değişecektir.

Elektrot Yerleşimi

Aygıt Ayarları

CPT Deneyleri

CPT Deneyleri

Araştırma Protokolü-1 Araştırmanın Başlığı: Transkraniyel Elektriksel Uyarı Sistemi Tasarımı ve SPT (Sürekli Performans Testi) ile seçici algılama ve atılganlık (impulsivite) üzerine kiplemeli (modüle) uyarının etkisi Fizyoloji Anabilim Dalı ndaki laboratuvarımızda, transkraniyel elektriksel uyarılar verebilen bir aygıtın tasarımı yapılmıştır. Daha gelişkin özellikleri olan bir başka aygıtın geliştirilmesi de sürmektedir. Bu aygıtların, uluslararası araştırma normlarına uygunluğu, güvenliği ve uygulanabilirliği öncelikli koşulumuzdur. FDA yönergelerine uygun bir tasarım (FDA regulation as a cranial electrotherapy stimulator, a device that applies electrical current to the head to treat insomnia, depression, or anxiety. See FDA Part 882--Neurological Devices Subpart F--Neurological Therapeutic Devices Sec. 882.5800) gözetilmiştir. Geliştirdiğimiz aygıt, özellikle araştırma yöntemimizi ve varsayımlarımızı sınayacak özelliklerdedir. Araştırma varsayımlarımız, beyne uygulanan elektrik akımının doğru akım üzerine bindirilmiş sinusoidal bir dalga yapısında olmasını içermektedir. Böylece, sinir hücrelerinin eşik kutuplanması ofset akımıyla belirlenip, hücre etkinliklerinin de sinusoidal akımla modulasyonu sağlanabilecektir. Uygulanan akımın ofset (DC) değeri, sinusoidal akımın genliği ve frekansı bağımsız olarak ayarlanabilmektedir. Saçlı deri üzerine yerleştirilen melez bir elektrot çifti ile akım yönü ve yeri belirlenmektedir. Melez elektrotlar, örgüsüz bez katları arasına yerleştirilmiş paslanmaz çelik eleklerden oluşmaktadır. Uygulanan akım yoğunluğunu yaygın standartlarda tutmak için 7x5 cm2 büyüklüğündeki elektrotların iletken kenar uzunluğunu artırmak için metal elekle zenginleştirilmiştir (A Model of Safe Levels for Electrical Stimulation Robert V. Shannon, IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL. 39, NO. 4. APRIL 1992).

Araştırma Protokolü -2 Araştırma çalışmamız, 12 sağlıklı gönüllü üzerinde yapılacaktır. Üçer gün ara ile deneklere üç koşulda: 1.uyarı verilmeden, 2.sağ frontal bölgeye 13 Hz ve 3.sol frontal bölgeye 22 Hz uyarı verilerek dört dakika süren sürekli performans testi uygulanacaktır. Test arka arkaya sağ ve sol el ile aynı koşul altında tekrarlanacaktır. Böylelikle her denek 8 dakika sağ, 8 dakika sol frontal bölgesinden olmak üzere toplam 16 dakika doğru akım almış olacaktır. Deneklerin teste aşina olması, öğrenme, alışma ve öngörülemeyen diğer parametreleri dikkate alınarak bir kısmı protokole, uyarı almadan, bir kısmı sağ frontalden alarak, bir kısmı ise sol frontelden alarak başlayacaklardır. Testlerin ikişerlik tekrarları da yine sağ-sol, ya da sol-sağ olarak rastlantısal olarak gerçekleştirilecektir. Böylelikle protokole bağlı olarak, öğrenme, yorulma gibi faktörlerin test sonuçlarına etkileri rastlantısal olarak gerçekleşecek ve dolayısıyla sonuçların yorumlanması daha sağlıklı olacaktır. Uyarılar frontal bölgelere anodal olarak verilecektir. Katod her koşulda karşı taraf mastoid üstünde olacaktır. Ofset akımı 1.21 ma, sinüs akımı ise tepeden tepeye 0.83 ma olarak seçilecektir. Klinik Araştırma Protokolü ITF_280210 Versiyon No: 1 / 29.12.2009

En az 3 gün ara En az 3 gün ara Deney Protokolü Denekler Denek Adı 1 Numan Ermutlu Uyarım Yok Uyarım Yok Sağ Uyarım Sağ Uyarım Sol Uyarım Sol Uyarım Sağ El Sol El Sağ El Sol El Sol El Sağ El 304.44 309.62 370.94 332.26 312.04 276.04 304.44 309.62 370.94 332.26 276.04 312.04 380 330 280 230 2 Uyarım Yok Uyarım Yok Sol Uyarım Sol Uyarım Sağ Uyarım Sağ Uyarım 3 Belgin Çobanoğlu Sağ Uyarım Sağ Uyarım Sol Uyarım Sol Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok Zomig kullanıyor Sağ El Sol El Sol El Sağ El Sağ El Sol El Zolmitriptan 2.5 mg 298.16 292.75 294.71 291.32 337.2 337.69 298.16 292.75 291.32 294.71 337.2 337.69 380 330 280 230 380 330 280 230 380 330 280 230 4 Sağ Uyarım Sağ Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok Sol Uyarım Sol Uyarım 5 Sacit Karamürsel Sol Uyarım Sol Uyarım Sağ Uyarım Sağ Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok Atacand kullandı (Sağ uyarım Sol El ve uyarım yok Sağ testlerinde) El Sağ El Sol El Sağ El Sol El 307.92 293.7 230.37 249.07 303.15 320 293.7 307.92 230.37 249.07 303.15 320 380 330 280 230 380 330 280 230 320 270 220 320 270 220 320 270 220 6 Sol Uyarım Sol Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok Sağ Uyarım Sağ Uyarım 7 Uyarım Yok Uyarım Yok Sağ Uyarım Sağ Uyarım Sol Uyarım Sol Uyarım 8 Uyarım Yok Uyarım Yok Sol Uyarım Sol Uyarım Sağ Uyarım Sağ Uyarım 9 Sağ Uyarım Sağ Uyarım Sol Uyarım Sol Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok 10 Sağ Uyarım Sağ Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok Sol Uyarım Sol Uyarım 11 Sol Uyarım Sol Uyarım Sağ Uyarım Sağ Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok 12 Ümmühan Sol Uyarım Sol Uyarım Uyarım Yok Uyarım Yok Sağ Uyarım Sağ Uyarım Sağ 13 Hz OffSet P-P Amp Sağ Frekans Sol Frekans Sol 22 Hz 1.21 0.83 13 22

ms (1/1000 saniye) İlk Sonuç skvirg1 KARMAŞIK UYARAN Virgin Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 28.333± 4.675 KARMAŞIK UYARAN Sağ 14 Hz Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 32.481± 7.328 KARMAŞIK UYARAN Virgin Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 28.259±10.736 KARMAŞIK UYARAN Sol 22 Hz Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 26.204± 8.670 KARMAŞIK UYARAN Virgin Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 25.315± 5.500 KARMAŞIK UYARAN 20 dk sonra virgin Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 26.833± 4.841 skvirson Saat 15:11 de tekrar virgin KARMAŞIK UYARAN Doğru Yanıt Toplamı : 54.000 Doğru Yanıt Latansı : 24.130± 4.869 DİKKAT: Zaman birimi santi-saniyedir (cs: saniyenin yüzde biri). 340 320 300 280 260 240 220 CPT Latansları 1 2 3 4 5 6 7 8

Teşekkürler Araştırma çalışmamızda destekleri için Fizyoloji AD öğretim üyelerine; Ümmühan İ. Alkaç, Tamer Demiralp, Numan Ermutlu, Müge Devrim Üçok ve Ezgi Tuna Erdoğan a teşekkür ederiz. S.K. ve A.K. 10Nis.2011