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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2022.tde-14062023-110826
Document
Author
Full name
Rodrigo de Albuquerque Pacheco Andrade
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Carmo, João Paulo Pereira do (President)
Colombari, Eduardo
Moreira, Thiago dos Santos
Silva, José Alberto Peixoto Machado da
Teixeira, João Paulo Ramos
Title in Portuguese
Desenvolvimento de uma interface sensorial sem fios para optogenética
Keywords in Portuguese
aquisição de biopotencial
instrumentação médica
interface sensorial
optogenética
sem fio
Abstract in Portuguese
A ativação ou inibição de populações distintas de neurônios ou regiões cerebrais através de técnicas de atuação e controle é uma abordagem promissora para auxiliar no descobrimento do comportamento das funções cerebrais em diversas situações. A optogenética é um conjunto de ferramentas e técnicas que permitem o controle das funções cerebrais específicas através do uso da luz, de forma temporalmente e espacialmente precisa. Muitas das vezes, as redes neurais podem sofrer falhas devido à má formação genética ou doenças degenerativas que acabam interferindo no bom funcionamento do sistema nervoso. Com o uso dessas ferramentas, é possível estudar e mapear de forma precisa o comportamento do sistema nervoso dos animais. Trabalhos mais avançados na área necessitam de equipamentos robustos tanto para a atuação ótica quanto para aquisição de biopotenciais com diferentes canais com alta resolução e taxa de amostragem, obtendo mais controle dos efeitos nos neurônios impostos pelo uso da optogenética. Estes equipamentos geralmente são grandes, caros e necessitam de fios para entregar luz e receber os sinais neuronais, dificultando os estudos em animais cujo comportamento livre é necessário. Este trabalho desenvolve uma interface sensorial sem fios para optogenética, vestível e com possibilidade de customização de optrodos para diversas aplicações distintas. Além da evolução do desenvolvimento desta interface, este trabalho propiciará um planejamento para aplicação futura da Interface optogenética relacionada com o controle hemodinâmico em ratos.
Title in English
Development of a wireless sensory interface for optogenetics
Keywords in English
biopotential acquisition
medical instrumentation
optogenetics
sensory interface
wireless
Abstract in English
The activation or inhibition of a distinct populations of neurons or brain regions through actuation and control techniques is a promising approach to aid in the discovery of the behavior of brain functions in various situations. Optogenetics is a set of tools and techniques that allow the control of specific brain functions using light, in a temporally and spatially precise manner. Neural networks can often fail due to genetic malformation or degenerative diseases that end up interfering with the proper functioning of the nervous system. With the use of these tools, it is possible to accurately study and map the behavior of the nervous system of animals. More advanced works in the area require a robust hardware setup both for optical and biopotential acquisition performance with different channels with high resolution and sample rate, obtaining more control of the effects on the neurons while using optogenetics. These devices are usually large, expensive and require fibers and wires to deliver light and receive neuronal signals, making it difficult to study animals whose freely behaving is required. This work develops a wearable wireless interface for optogenetics with the possibility of optrodes customization for several different applications. In addition to the evolution of the development of this interface, this work will provide a plan for future application of the optogenetic interface related to hemodynamic control in rats.
 
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Publishing Date
2023-06-15
 
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