Πρόβλεψη της εκφορτιστικής δραστηριότητας νευρώνων του Υποθαλαμικού Πυρήνα από τα δυναμικά τοπικού πεδίου με χρήση μη-γραμμικών μοντέλων Izhikevich

Βελέντζας, Ηλίας; Velentzas, Ilias

dc.contributor.author	Βελέντζας, Ηλίας	el
dc.contributor.author	Velentzas, Ilias	en
dc.date.accessioned	2017-02-15T08:33:33Z
dc.date.available	2017-02-15T08:33:33Z
dc.date.issued	2017-02-15
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44356
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10733
dc.rights	Default License
dc.subject	Yποθαλαμικός πυρήνας	el
dc.subject	Πρόβλεψη	el
dc.subject	Νόσος Parkinson	el
dc.subject	Δυναμικά τοπικού πεδίου	el
dc.subject	Εκφορτιστική δραστηριότητα νευρώνων	el
dc.subject	Izhikevich	en
dc.subject	Subthalamic nucleus	en
dc.subject	Deep brain stimulation	en
dc.subject	Local field potentials	en
dc.subject	Neuron activity	en
dc.title	Πρόβλεψη της εκφορτιστικής δραστηριότητας νευρώνων του Υποθαλαμικού Πυρήνα από τα δυναμικά τοπικού πεδίου με χρήση μη-γραμμικών μοντέλων Izhikevich	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ιατρική βιολογία	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/b7537862407f0c8448b922613d351bcf4846685d
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-07
heal.abstract	Όλο και περισσότερες ενδείξεις συνηγορούν στη δυνατότητα πρόβλεψης της εκφορτιστικής δραστηριότητας των νευρώνων με βάση τα δυναμικά τοπικού πεδίου (ΔΤΠ). Στην παρούσα διπλωματική εργασία, εξετάσαμε κατά πόσο μια γραμμική μορφοποίηση των ΔΤΠ, τα οποία αποκτήθηκαν από μικροηλεκτροδιακές καταγραφές εντός του υποθαλαμικού πυρήνα ασθενών με νόσο του Πάρκινσον, μπορεί να αποτελέσει την είσοδο ενός κατάλληλα παραμετροποιημένου μοντέλου Izhikevich με σκοπό την πρόβλεψη των νευρωνικών εκφορτίσεων νευρώνων του υποθαλαμικού πυρήνα. Τα ηλεκτροφυσιολογικά δεδομένα αποκτήθηκαν από τρεις Παρκινσονικούς ασθενείς, οι οποίοι δεν καλύπτονταν από φαρμακευτική αγωγή, κατά τη διάρκεια της εγχειρητικής εμφύτευσης ενός εν τω βάθει διεγέρτη. Οι νευρωνικές καταγραφές αποκτήθηκαν κατά τη διάρκεια αυθόρμητης δραστηριότητας του υποθαλαμικού πυρήνα, πριν την εμφύτευση του διεγέρτη με τη χρήση ενός συνδέσμου από πέντε ηλεκτρόδια. Δείχνουμε ότι ένα μοντέλο Izhikevich, οδηγούμενο από ΔΤΠ, μπορεί να προβλέψει τόσο τον ακριβή χρονισμό όσο και το ρυθμό νευρωνικής εκφόρτισης με υψηλή ακρίβεια στις 6 από τις 8 ενδοπυρηνικές καταγραφές. Από τα υπόλοιπα μοντέλα το ένα εμφάνισε μια ελαφρώς χαμηλότερη ακρίβεια στην πρόβλεψη του ρυθμού και το δεύτερο υστέρησε στην πρόβλεψη του χρονισμού των νευρωνικών εκφορτίσεων. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα προτείνουν ότι τα ΔΤΠ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιόπιστη πρόβλεψη των νευρωνικών εκφορτίσεων ως προς τον ακριβή χρόνο και το ρυθμό τους.	el
heal.abstract	Mounting evidence suggests that there is a predictive relation between local field potentials (LFPs) and single unit spiking activity. In this thesis, we investigated whether a linear modification of the LFPs, acquired from microelectrode recordings inside the subthalamic nucleus (STN) of Parkinson’s disease patients, can provide input to an appropriately parameterized Izhikevich model to predict the spikes of an STN neuron. Electrophysiological data were recorded from three awake PD patients, in “off-state”, during Deep Brain Stimulation implantation. Recordings were acquired during spontaneous STN activity, prior to the implantation of the DBS lead using an array of five electrodes. We show that an LFP-driven Izhikevich model can predict both the exact timing and the rhythm of the recorded spikes with high accuracy in 6 out of 8 intranuclear single neuron recordings. For the rest of the models, one model shows a lower accuracy in predicting the rhythm and the second one shows a lower accuracy in predicting the timing of the spikes. Overall, the results dictate that the LFPs can reliably predict the occurrence of spikes in terms of both timing and rhythm	en
heal.advisorName	Νικήτα, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Νικήτα, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Σταφυλοπάτης, Ανδρέας-Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Κουτσούρης, Δημήτρης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	107 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true