Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Computerunterstützung für die moderne Neurowissenschaft

07.12.2004


Der kürzlich entwickelte Neural Signal Manager (NSM) ist ein flexibles, höchst anpassungsfähiges Softwaretool zur Erfassung, Analyse und Charakterisierung neuronaler elektrophysiologischer Signale. Das Tool kann zur eingehenden Untersuchung von neuronalen Codes eingesetzt werden und könnte Neurowissenschaftler wesentlich dabei unterstützen, die Funktionsweise neuronaler Netze zu verstehen.



Um die Neurodynamik zu analysieren, nutzen Wissenschaftler in der Regel vereinfachte zweidimensionale neurobiologische Systeme aus ex-vivo gezüchteten neuronalen Netzen. Diese neurobiologischen Modelle ermöglichen die quantitative Charakterisierung wichtiger kollektiver und funktionaler elektrophysiologischer Merkmale.



Eine der bedeutendsten Versuchsmethoden zur Langzeitanalyse der Dynamik von umfassenden neuronalen Netzen nutzt Multielektrodenarrays (MEAs), die mit In-vitro-Neuronenpopulationen verbunden sind. Mit diesem Verfahren erfolgt die Aufzeichnung der elektrophysiologischen Dynamik extrazellulär, d.h. außerhalb von lebendem Gewebe und ohne Zerstörung von Neuronen. Deshalb kann die Aufzeichnung und elektrische Stimulation auf mehrere Tage ausgedehnt werden.

In Verbindung mit einem MEA1060 Umwandlersystem bietet das entwickelte nutzerfreundliche Softwaretool verbesserte Erfassungs- und Analysemöglichkeiten für Echtzeit-Daten. Es beinhaltet eine Windows-gestützte Client/Server-Anwendung, die speziell für die In-vitro-Analyse neuronaler Netze entwickelt wurde. Die Software umfasst drei Schlüsselkomponenten: eine grafische Benutzerschnittstelle (Graphical User Interface GUI), Erfassung (Acquisition ACQ) und Nachbearbeitung (Post-Processing PP).

Die GUI bestimmt wichtige Parameter für die Konfiguration der experimentellen Untersuchung. Die ACQ-Komponente ist für das Echtzeit-Sampling und die Speicherung der elektrophysiologischen Signale direkt auf der Festplatte verantwortlich. Die PP-Komponente schließlich erkennt Spitzen, speichert deren Scheitelpunkte und bietet so Informationen in Form von Spitzen-Zeitstempeln und Spitzen-Peak-to-Peak-Amplituden geliefert.

Zusätzlich dazu kann die Software die in der Neurowissenschaft am häufigsten verwendeten Algorithmen implementieren. Dazu gehören Histogramme des Inter-Spike- Intervalls, des Joint-Inter-Spike-Intervalls, der Post-Stimulus-Zeit und des Inter-Burst-Intervalls sowie Joint-Inter-Burst und Cross-Conditional-Inter-Burst Histogramme. Die verwendeten zuverlässigen und exakten mathematischen Methoden und Algorithmen ermöglichen die Extraktion global durchschnittlicher Verhaltensweisen aus simultan aufgezeichneten Signalen aus Multiplexkanälen.

Die Neuheit dieses Softwaretools basiert auf der einfachen Handhabung von langfristigen Multikanal-Aufzeichnungssignalen mit Echtzeit-Zeitstempelung der Ereignisse. Darüber hinaus ist die Signalverarbeitung weniger zeitaufwändig, was wiederum die vollständige dynamische Charakterisierung des neuronalen Netzes auf der Ebene von Makro- als auch Mikrovariablen ermöglicht.

Da sich das Tool für schnelle pharmakologische In-vitro-Vergleichstests eignet, besteht Interesse an Lizenzabkommen mit elektrophysiologischen und neurotechnischen Labors als auch mit pharmazeutischen Unternehmen.

Claudia Magnaguagno | ctm
Weitere Informationen:
http://www.ge.camcom.it

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Sicheres Bezahlen ohne Datenspur
17.10.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Saarbrücker Forscher erstellen digitale Objekte aus unvollständigen 3-D-Daten
12.10.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz