万博appmanbetx官网凯斯西储大学的研究人员开发了一狗万客户端种计算机建模方法,可以准确预测外周神经轴突对电刺激的反应,将复杂的工作从长达几周的抑制过程缩短到几秒钟。

该方法能够有效评估神经对数百万种电极设计的反应,是构建更准确和更有能力刺激神经的电极的重要一步,从而使瘫痪或截肢的人更好地控制运动。

为了提高结果的准确性,研究人员在过去的数学方法中忽略了一个关键参数,这些方法同样快速但不准万博appmanbetx官网确。有了新技术,电极设计可以使用基于自然遗传学的先进算法进行优化。

该团队希望该领域的其他人可以免费使用这项工作的解释,以及第二种更简单、更快但被证明效果较差的方法,现在可以在该网站上找到神经工程杂志

凯斯工程学院生物医学工程副教授、该论文的资深作者达斯汀·泰勒说:“我们相信这将使下一代计算机辅助开发电极成为可能。”

从研究生时代开始,泰勒就一直在开发电极,以刺激瘫痪患者和截肢者的神经。他说,从动物模型到人类临床试验的一大步可以通过更好的计算机建模来改进。

泰勒说:“寻找刺激神经的最佳方式有点像‘旅行推销员’试图找出穿过一群城市的最有效路线。”

用一个简单的方程来绘制每一条可能的路线并计算出在路上花费的时间是非常困难的。

但是使用一种被称为遗传算法的复杂数学公式来同时考虑所有的路线——或者,在泰勒的困境中,电极设计——决定哪一个是最好的,需要在几秒钟内评估每个设计。这在以前是不可能的。

遗传算法模拟了自然选择、基因重组和突变的过程。或者,在这种情况下,考虑刺激神经元的哪个部分,多少,有多少接触点,以及更多的变量。

通过增加一个变量——由电极产生的细胞外电压的大小——泰勒的研究小组提高了准确度,超出了目前的技术。

他们使用了耶鲁大学开发的免费在线神经模拟环境NEURON。凯斯西储大学的博士生、主要作者埃里克·彼得森(Erik Petersen)说,该团队使用的数据包含在他们论文的补充材料中,可以免费下载。第二作者是奥利弗·伊扎德(Olivier Izad),他在泰勒实验室读硕士期间发起了这项调查。

他们的方法是专门针对周围运动神经轴突开发的。具有不同结构的神经细胞,如大脑、脊髓或器官中的神经细胞,仍在研究中。研究人员万博appmanbetx官网现在正在开发参数,将这些结构变化考虑在内,以扩展方法,使其适用于所有结构,进一步缩短开发精确模型所需的时间。

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