Xây dựng mô hình thuật toán kích thích tế bào thần kinh và đáp ứng hành vi nhúng mũi trên chuột

Bài viết xây dựng mô hình thuật toán kích thích đối với đáp ứng hành vi nhúng mũi được mô phỏng. Xây dựng thành công mô hình và thuật toán là cơ sở đánh tham số điện kích thích tối ưu trong nghiên cứu động vật.

Trang 1

TH

Từ khóa

Đáp

nh

đư

kích thích c

chi

kế ph

nh

ph

xúc, tình tr

kích thích tr

thành th

ph

có th

reward)

[[4]

với việc tăng liều) gây ra đáp ứng ICSS tăng t

thức ăn, n

96

XÂY D

TH

cứu thực nghiệm tr

sinh h

thích bên ngoài như kích thích đi

việc quan sát h

quan sát trư

sát đáp

nghiên c

dựng mô h

ph

thích t

ừ khóa

Đáp ứng h

Đư

nhận thấy động vật đ

được cách quay lại khu vực đ

kích thích c

chiều đóng vai tr

ế ph

những đặc tính nổi trội trong nghi

phần th

xúc, tình tr

kích thích tr

thành th

phần

có th

reward)

[4]], [

ới việc tăng liều) gây ra đáp ứng ICSS tăng t

ức ăn, n

XÂY D

THẦN KINH V

Tóm t

ứu thực nghiệm tr

sinh h

ệc quan sát h

quan sát trư

sát đáp

nghiên c

ựng mô h

phỏng Xây dựng

thích t

ừ khóa:

ứng h

Được mô tả từ năm

ận thấy động vật đ

ợc cách quay lại khu vực đ

kích thích c

ều đóng vai tr

ế phù h

ững đặc tính nổi trội trong nghi

ần thư

xúc, tình tr

kích thích tr

thành th

thư

có thể dẫn tới nguy hiểm đến tính mạng, động vật vẫn sẽ chọn BSR

reward)

], [[13]

ức ăn, n

XÂY D

ẦN KINH V

Tóm t

sinh học l

ệc quan sát h

quan sát trư

sát đáp

nghiên c

ựng mô h

ỏng Xây dựng

thích tối

: Kích thích đi

ứng hành vi.

ợc mô tả từ năm

kích thích c

ều đóng vai tr

ù hợp để nhận kích thích [

ưởng l

xúc, tình trạng lo lắng hay “b

kích thích tr

thành thục ICSS

thưởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ng

ể dẫn tới nguy hiểm đến tính mạng, động vật vẫn sẽ chọn BSR

thay vì nh

[13]] Hơn n

ức ăn, nư

T Q

XÂY DỰNG

ẦN KINH V

Tóm tắt:

ọc là cơ s

ệc quan sát h

quan sát trư

sát đáp ứng h

nghiên cứu một cách chủ động, li

ựng mô h

ỏng Xây dựng

ối ưu trong nghiên c

Kích thích đi

ành vi

kích thích củng cố Từ

ều đóng vai tr

ợp để nhận kích thích [

ởng là th

ạng lo lắng hay “b

kích thích trực tiếp tác động v

ục ICSS

ởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ng

thay vì nh

] Hơn n

ước uống, t

T Q Giáp, …, N T Ti

ỰNG

ẦN KINH V

ắt: Kích thích đi

à cơ s

ệc quan sát h

quan sát trường diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ứng h

ứu một cách chủ động, li

ựng mô hình thu

ỏng Xây dựng

ưu trong nghiên c

Kích thích đi

ủng cố Từ

ều đóng vai tr

à th

ực tiếp tác động v

ục ICSS

thay vì nh

] Hơn n

ớc uống, t

Giáp, …, N T Ti

ỰNG

ẦN KINH V

Tạ Quốc Giáp

Kích thích đi

à cơ sở để đánh giá đáp ứng của động vật thông qua c

ệc quan sát hành vi trên đ

ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b ứng hành vi nh

ình thu

ỏng Xây dựng

Kích thích điện

ủng cố Từ

ều đóng vai trò nh

à thức ăn, t

ục ICSS (Intracranial self

thay vì nhận đ

] Hơn nữa, ở một giới hạn nhất định, việc tăng c

ớc uống, t

ỰNG MÔ HÌNH THU

ẦN KINH VÀ ĐÁP

ạ Quốc Giáp Hoàng

Kích thích đi

ứu thực nghiệm trên đ

ở để đánh giá đáp ứng của động vật thông qua c thích bên ngoài như kích thích đi

ành vi trên đ ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b ành vi nh

ình thuật toán kích thích đối với đáp ứng h

ỏng Xây dựng thành công mô hình và thu

ện; T

ận thấy động vật được cấy điện cực kích thích điện v

ủng cố Từ

ò như nh

ức ăn, t ạng lo lắng hay “b

Intracranial self ởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ng

ận đ

ữa, ở một giới hạn nhất định, việc tăng c

ớc uống, tình d

MÔ HÌNH THU

À ĐÁP

Kích thích đi

ên đ

ành vi trên đ ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b ành vi nh

ật toán kích thích đối với đáp ứng h thành công mô hình và thu

Tế bào th

ợc mô tả từ năm 1954 khi hai nhà bác h

ợc cấy điện cực kích thích điện v

hiện t

ư nh

ức ăn, tình d ạng lo lắng hay “b

ận được thức ăn hoặc đ

ình dục hay d

MÔ HÌNH THU

À ĐÁP

Kích thích điện tế b

ên động vật Quan sát h

ành vi trên đ ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b ành vi nhất định của động vật sẽ giúp chúng ta khảo sát đối t

bào th

1954 khi hai nhà bác h

ện tư

ư những phần th

ình d ạng lo lắng hay “bão hòa” ph

ợc thức ăn hoặc đ

ục hay d

MÔ HÌNH THU

À ĐÁP ỨNG H

ạ Quốc Giáp Hoàng Th

ện tế b ộng vật Quan sát h

ành vi trên động vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ất định của động vật sẽ giúp chúng ta khảo sát đối t

ưu trong nghiên cứu động vật.

bào thần kinh

ợc cách quay lại khu vực đã

ượng tr ững phần th

ợp để nhận kích thích [[12]

ình dục hay d

ão hòa” ph

ực tiếp tác động vào h

ục hay d

Giáp, …, N T Tiến, “Xây dựng mô h

MÔ HÌNH THU

ỨNG H

ạ Quốc Giáp1 *

, Thị Thu Hiền

ện tế b ộng vật Quan sát h

ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ứu động vật.

ần kinh

ã được nhận kích thích tr ợng tr

ững phần th [12]

ững đặc tính nổi trội trong nghiên c

ục hay d

ão hòa” ph

ào h Intracranial self – ởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ng

ục hay dư

ến, “Xây dựng mô h

MÔ HÌNH THU

ỨNG H

, Lê K

ị Thu Hiền

ện tế bào th ộng vật Quan sát h

ở để đánh giá đáp ứng của động vật thông qua c thích bên ngoài như kích thích điện, d

ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ứu một cách chủ động, liên t

ần kinh;

ợc nhận kích thích tr ợng trên, các tác gi ững phần th

[12]], [

ên cứu về trí nhớ, động lực m

ục hay d

ão hòa” ph

ào hệ thống phần th – stimulation ởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ng

ược chất sẽ gây giảm đáp ứng

MÔ HÌNH THU

ỨNG HÀNH VI NHÚNG M

Lê K

ị Thu Hiền

ào thần kinh đóng vai tr ộng vật Quan sát h

ở để đánh giá đáp ứng của động vật thông qua c

ện, d ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ên t

Tín

1 M

ợc nhận kích thích tr

ên, các tác gi ững phần thưởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

], [[13]

ứu về trí nhớ, động lực m

ục hay dược chất

ão hòa” phần th

ệ thống phần th stimulation ởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ng

ợc chất sẽ gây giảm đáp ứng

MÔ HÌNH THUẬT TOÁN

ÀNH VI NHÚNG M

Lê Kỳ Bi

ị Thu Hiền

ần kinh đóng vai tr ộng vật Quan sát h

ện, dược chất… trong nghi ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ên tục Trong phần b

ứu động vật

Tín hiệu sinh học

MỞ ĐẦU

ên, các tác gi ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết [13]] Hơn n

ợc chất

ần th

ợc thức ăn hoặc đư

ẬT TOÁN ÀNH VI NHÚNG M

ỳ Biên

ị Thu Hiền3, Nguy

ần kinh đóng vai tr ộng vật Quan sát hành vi k

ợc chất… trong nghi ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ục Trong phần b

ệu sinh học

Ở ĐẦU

ên, các tác gi ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết ] Hơn n

ợc chất

ần thưởng

ược s

ới việc tăng liều) gây ra đáp ứng ICSS tăng tương

ên1, , Nguy

ần kinh đóng vai tr ành vi k

ật toán kích thích đối với đáp ứng h thành công mô hình và thuật toán l

ệu sinh học

Ở ĐẦU

1954 khi hai nhà bác học Canada l

ên, các tác giả đ ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết ] Hơn n

[[3]

ởng

ệ thống phần th stimulation) có th ởng trong nhiều giờ hay thậm chí cả ngày cho t

ợc sưởi ấm trong môi tr

ương

ến, “Xây dựng mô hình thu

, Nguy , Nguy

ần kinh đóng vai tr ành vi k

ật toán kích thích đối với đáp ứng h

ật toán l

ệu sinh học;

Ở ĐẦU

ọc Canada l

ả đã nh ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết ] Hơn nữa, kích thích điện tế b

[3]], [ [[7]

ệ thống phần thư

có th

ày cho t

ởi ấm trong môi tr

ương ứng; ng

ình thu

ẬT TOÁN KÍCH THÍCH T ÀNH VI NHÚNG M

Nguy , Nguyễn Thế Tiến

ần kinh đóng vai tr ành vi kết hợp với việc thu thập tín hiệu

ật toán kích thích đối với đáp ứng h

ật toán là cơ s

; Mô

ọc Canada l

ợc cấy điện cực kích thích điện vào vùng vách s

ợc nhận kích thích trư

ã nh ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

ữa, kích thích điện tế b

], [[6]

[7]], [ ưởng của n

có thể li

ày cho t

ứng; ng

ình thuật toán … nhúng mũi tr

KÍCH THÍCH T ÀNH VI NHÚNG M

Nguyễn L

ễn Thế Tiến

ần kinh đóng vai tr

ết hợp với việc thu thập tín hiệu

ục Trong phần bài báo này, các tác gi

ật toán kích thích đối với đáp ứng hành vi nhúng m

à cơ s

Mô hình kích thích

ọc Canada l

ào vùng vách s ước đó để tiếp tục nhận th

ã nhận thấy kích thích d ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

[6]], [ ], [[8]

ởng của n

ể liên t

ày cho tới lúc kiệt sức Thậm chí, cho d

ứng; ng

Hình 1.

Dopamin c mesocortical trong não chu đư

K

ật toán … nhúng mũi tr

ễn Lê Chi

ễn Thế Tiến

ần kinh đóng vai trò quan tr

ài báo này, các tác gi ành vi nhúng m

à cơ sở đánh tham số điện kích

hình kích thích

ọc Canada là James Old và Peter Milner

ào vùng vách s

ớc đó để tiếp tục nhận th

ận thấy kích thích d ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

], [[9]

[8]], [ ởng của n

ên tục thực hiện b

ới lúc kiệt sức Thậm chí, cho d

ữa, ở một giới hạn nhất định, việc tăng cường độ kích thích

ứng; ngược lại đối với phần th

Hình 1.

Dopamin c mesocortical trong não chu được

Kỹ thuật điều khiển & Điện tử

ê Chi

ễn Thế Tiến

ò quan tr

ợc chất… trong nghiên c ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế b

ở đánh tham số điện kích

hình kích thích

à James Old và Peter Milner

ào vùng vách s

ứu về trí nhớ, động lực mà nghiên c

[9]], d ], [[10]

ởng của não b

ục thực hiện b

ờng độ kích thích

ợc lại đối với phần th

Hình 1.

Dopamin c mesocortical trong não chu gắn điện cực kích thích

ỹ thuật điều khiển & Điện tử

KÍCH THÍCH T ÀNH VI NHÚNG MŨI TR

ê Chiến

ễn Thế Tiến3

ò quan tr

ên c ộng vật không thể mang tính tức thời m ờng diễn Khảo sát các tham số kích thích điện tế bào th

hình kích thích

ào vùng vách s

à nghiên c

dễ bị ảnh h [10]], [

ão b

Hình 1 Đư

Dopamin của hệ mesolimbic v mesocortical trong não chu

ắn điện cực kích thích

KÍCH THÍCH T

ŨI TR

ến2,

ò quan trọng trong nghi

ở để đánh giá đáp ứng của động vật thông qua các tác nhân kích

ên cứu y ộng vật không thể mang tính tức thời m

ào thần kinh v

hình kích thích;

ào vùng vách sẽ nhanh chóng học

à nghiên c

ễ bị ảnh h ], [[11]

ão bộ, động vật đ

ởi ấm trong môi trường có nhiệt độ âm

Đường dẫn truyền

ủa hệ mesolimbic v mesocortical trong não chu

KÍCH THÍCH T

ŨI TRÊN CHU

,

ọng trong nghi

ác tác nhân kích

ứu y ộng vật không thể mang tính tức thời mà đ

ần kinh v

Thu

ẽ nhanh chóng học

à nghiên cứu khác sử dụ

ễ bị ảnh h [11]], [

ộ, động vật đ

ể dẫn tới nguy hiểm đến tính mạng, động vật vẫn sẽ chọn BSR (Brain stimulution

ờng có nhiệt độ âm ờng độ kích thích

ờng dẫn truyền

KÍCH THÍCH TẾ B

ÊN CHU

ọng trong nghi

ứu y – dư

à đòi h

ần kinh v

ài báo này, các tác gi ành vi nhúng mũi đ

Thuật toán kích thích

ận thấy kích thích dòng ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

ữa, kích thích điện tế bào th

ứu khác sử dụ

ễ bị ảnh hư

], [[14]

ục thực hiện bài t

(Brain stimulution ờng có nhiệt độ âm ờng độ kích thích

Ế B

ÊN CHU

ọng trong nghi

ác tác nhân kích dược học,

òi hỏi phải

ần kinh và

ài báo này, các tác gi

ũi đư

toán kích thích

òng ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

ào thần kinh có

ứu khác sử dụ ưởng bởi cảm [14]

ài tập để nhận

(Brain stimulution ờng có nhiệt độ âm ờng độ kích thích (tương

ên chu

Ế BÀO

ÊN CHU

ọng trong nghi

ợc học,

ỏi phải

à quan

ất định của động vật sẽ giúp chúng ta khảo sát đối tượng

ài báo này, các tác giả xây

ược mô

toán kích thích

ớc đó để tiếp tục nhận thêm các

òng điện một ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

ần kinh có

ứu khác sử dụ ởng bởi cảm [14]] Là lo

ộ, động vật đư

ập để nhận

(Brain stimulution ờng có nhiệt độ âm

(tương

ợc lại đối với phần thư

ên chu

ÀO

ÊN CHUỘT

ọng trong nghiên

ợc học,

ỏi phải quan ợng

ả xây

ợc mô

toán kích thích

êm các

ện một ởng qua đó có thể huấn luyện động vật bằng thiết

ần kinh có

ứu khác sử dụ ởng bởi cảm Là lo ược tập

ập để nhận

(tương ứng ưởng l

ủa hệ mesolimbic và mesocortical trong não chuột

ắn điện cực kích thích.

ên chuột.”

ỘT

ên

ợc học,

ỏi phải quan ợng

ả xây

ợc mô

toán kích thích;

êm các

ần kinh có

ứu khác sử dụng ởng bởi cảm Là loại

ợc tập

ập để nhận

ới lúc kiệt sức Thậm chí, cho dù

ứng ởng là

à

ột

”

;

êm các

ần kinh có

ng ởng bởi cảm

ại

ợc tập

ập để nhận

ù (Brain stimulution ờng có nhiệt độ âm

ứng

à

Trang 2

Các nghiên cứu cho thấy BSR phổ biến ở các loài động vật từ cá cho tới con người; trên nhiều vùng não bộ như bó giữa não trước (medial forebrain bundle, MFB), hay các vùng não thuộc hệ dopamin mesolimbic Thêm vào đó, một số nghiên cứu cho thấy một số vùng não khác cũng tham gia vào hệ thống phần thưởng như nhân vách giữa và vỏ não vùng trán trước [[4]], [[5]], [[12]], [[13]]

ICSS là mô hình nghiên cứu lượng giá hành vi mà qua đó động vật thực nghiệm học được cách tự thao tác để phát luồng xung kích thích vào vùng não nhất định của chính nó

mà vùng não này được cho là thuộc về đường dẫn truyền liên quan tới xử lý phần thưởng của não bộ, tham gia vào điều hòa cả các phần thưởng tự nhiên lẫn ICSS [[12]]

2 MÔ HÌNH THUẬT TOÁN KÍCH THÍCH TẾ BÀO THẦN KINH

2.1 Xây dựng mô hình

Trên mô hình, thông tin đầu vào – hành vi nhúng mũi của chuột được tiếp nhận thông qua cảm biến quang, tín hiệu được đưa vào mạch xử lý để đếm số lần nhúng mũi Tín hiệu được xử lý được kiểm soát bởi chương trình ở bộ xử lý trung tâm Với mỗi lần nhúng mũi thỏa mãn điều kiện bài toán, bộ xử lý sẽ đưa tín hiệu điều khiển bộ tạo xung kích thích

thông qua cổng giao tiếp ngoại vi IO NI6501 (hình 2)

thích

IO 6501 Mạch xử lý

Máy hiện sóng

Xử lý trung tâm

Chuột

Màn hìn h

Hình 2 Mô hình hệ thống kích thích điện và đáp ứng hành vi nhúng mũi

Xung điện kích thích vào đầu chuột thông qua điện cực kích thích được cấy ghép dưới não chuột Ở bài tập này, mỗi lần chuột nhúng mũi sẽ nhận được một phần thưởng là xung kích thích có tác dụng tạo cảm giác hứng thú cho chuột thực hiện hành vi

Xung điều khiển

Xung kích thích

t (ms)

I kt (μA)

U đk (V)

Hình 3 Dạng tín hiệu điều khiển và xung kích thích được đồng bộ tự động của hệ thống

Trang 3

T Q Giáp, …, N T Tiến, “Xây dựng mô hình thuật toán … nhúng mũi trên chuột.”

98

2.2 Thuật toán kích thích tế bào thần kinh và đáp ứng hành vi nhúng mũi

Từ yêu cầu bài tập thực nghiệm trên chuột nhắt, các tác giả xây dựng thuật toán kích thích điện tế bào thần kinh ở hình 4 dưới đây:

t++; delta++;

chammui = 0; pt++; ptDelta++

lưu ptDelta; ptDelta = 0; tDelta = 0

tDelta = delta

yes

no

t == interval*(countInterval + 1) no

no

chammui =1

yes

yes no

Pt == maxPt

|| t== maxT

countInterval++;

Tạm dùng chương trình điều chỉnh tham số

Tiếp tục chương trình

Đọc dữ liệu

Pt = 0; maxPt; chammui = 0; t = 0; maxT;

ptDelta = 0; tDelta = 0; delta;

countInterval = 0; interval

Hình 4 Lưu đồ thuật toán kích thích điện nội sọ và đáp ứng nhúng mũi

Trong đó:

 Pt: số phần thưởng;

 maxPt: số phần thưởng lớn nhất (Điều kiện dừng chương trình);

 chammui: nếu chuột chạm mũi vào cảm biến;

 t: biến đếm thời gian;

 maxT: thời gian tối đa (điều kiện dừng chương trình);

 ptDelta: số phần thưởng trong khoảng thời gian delta;

 tDelta: biến đến trong khoảng thời gian delta;

 delta: khoảng thời gian - để đếm số phần thưởng trong một khoảng thời gian;

 countInterval: số lần dừng lại để điều chỉnh tham số;

 interval: khoảng thời gian để dừng lại điều chỉnh tham số

Trang 4

(frequency) Bin (hay

đư

thị số phần th

đư

coi là m

chuy

như v

chu

trong m

Cư

chu

Ctr07

Ctr12

Ctr14

Ctr16

Ctr21

Ctr22

Ctr25

Sử dụng

Bài t

được nhập tr

ị số phần th

được điều chỉnh t

M

coi là m

chuyển th

như v

chuột nhận th

trong m

K

Cường độ

chuột

Ctr07

Ctr12

Ctr14

Ctr16

Ctr21

Ctr22

Ctr25

ử dụng

Hình 5.

Bài t

ợc nhập tr

ị số phần th

ợc điều chỉnh t

Mỗi khi chuột thực hiện h

coi là một lần nhúng mũi Khi chuột thực hiện nhúng mũi, cảm biến đang ở mức logic cao

ển th

như vậy l

ột nhận th

trong một

Kết quả thực nghiệm trong tr

ờng độ

ột

ử dụng

Hình 5.

Bài tập với tham số kích thích đ

ợc nhập tr

ị số phần th

ỗi khi chuột thực hiện h

ột lần nhúng mũi Khi chuột thực hiện nhúng mũi, cảm biến đang ở mức logic cao

ển thành m

ậy là m

ột nhận th

ột session

ết quả thực nghiệm trong tr

ờng độ (µA

ử dụng ngôn ng

Hình 5

ập với tham số kích thích đ

ợc nhập trên giao

ị số phần thư

ột lần nhúng mũi Khi chuột thực hiện nhúng mũi, cảm biến đang ở mức logic cao ành m

à một lần chuột đ

ột nhận thư

session

µA)

ngôn ng

Giao di

ên giao

ưởng trong một đ

ột lần nhúng mũi Khi chuột thực hiện nhúng mũi, cảm biến đang ở mức logic cao ành mức logic thấp, tín hiệu đ

ột lần chuột đ

ưởng v

session

20

14 27 14 12

ngôn ngữ C v

Giao di

ên giao

ởng trong một đ

ợc điều chỉnh tùy theo yêu c

ức logic thấp, tín hiệu đ

ởng v

session và trong t

20

14

27

14

12

4

3

6

ữ C v

Giao diện ch

(frequency) Bin (hay delta

diện Ngo ởng trong một đ

ùy theo yêu c

ởng và hi

và trong t

Bảng 1

30

78

11 10

23

ữ C và C++ đi

ện ch

delta

ện Ngo ởng trong một đ

ùy theo yêu c

à hiển thị biểu đồ dạng cột đ

và trong t

ảng 1

30

5

78

4

11

10

1

23

3

à C++ đi

ện chương tr

delta) là kho

ện Ngo ởng trong một đ

ùy theo yêu c

ột lần chuột đư

ển thị biểu đồ dạng cột đ

và trong từng phút (h

ảng 1 B

40

118 84

11 52

3 K

à C++ đi

ương tr

) là kho

ện Ngoài các thông tin v ởng trong một đơn v

ùy theo yêu cầu của b

ành vi nhúng m

ược nhận th

ển thị biểu đồ dạng cột đ ừng phút (h

Bảng kết quả đáp ứng nhúng mũi t

40

1

118

84

9

7

11

52

KẾT QUẢ V

à C++ điều khiển đồng bộ hệ thống v

ương trình

) là khoảng thời gian để đếm số phần th

ài các thông tin v

ơn v

ầu của b ành vi nhúng m

ợc nhận th

ảng kết quả đáp ứng nhúng mũi t

50

49 159 94 87 48 4 72

ẾT QUẢ V

ều khiển đồng bộ hệ thống v

ình

ảng thời gian để đếm số phần th

ơn vị thời gian, trong một phi

ầu của b ành vi nhúng m

ợc nhận th

ết quả thực nghiệm trong trường hợp

50

49

159

94

87

48

4

72

ẾT QUẢ V

ình ghi

ập với tham số kích thích được lựa chọn l

ảng thời gian để đếm số phần th

ị thời gian, trong một phi

ầu của bài t ành vi nhúng m

ức logic thấp, tín hiệu đư

ợc nhận thư

ển thị biểu đồ dạng cột đ ừng phút (hình

ờng hợp

60

95 146 144 135 66 7 100

ẾT QUẢ V

ghi đáp

ợc lựa chọn l ảng thời gian để đếm số phần th

ài tập

ành vi nhúng m

ược gửi tới hệ thống xử lý trung tâm T ưởng Ch

ình 5)

ờng hợp

60

95

146

144

135

66

7

100

ẾT QUẢ VÀ TH

đáp ứng kích thích

ập

ành vi nhúng mũi v

ợc gửi tới hệ thống xử lý trung tâm T ởng Ch

)

ờng hợp kh

70

95 170 120 107 66 21 70

À TH

ứng kích thích

ài các thông tin về thời gian, đối t

ũi và nâng lên

ợc gửi tới hệ thống xử lý trung tâm T ởng Chương tr

ển thị biểu đồ dạng cột đư

khảo sát c

70

95

170

120

107

66

21

70

À THẢO LUẬN

ề thời gian, đối t

à nâng lên

ợc gửi tới hệ thống xử lý trung tâm T

ương tr ược cập nhật li

ảo sát c

80 ngay1

127 151 107 93 107 167 119

ẢO LUẬN

ợc lựa chọn là cư ảng thời gian để đếm số phần th

à nâng lên

ương tr

ợc cập nhật li

ảo sát c

80 ngay1

127

151

107

93

107

167

119

ẢO LUẬN

à cường độ (intensity) hay tần số ảng thời gian để đếm số phần th

à nâng lên

ương trình c

ảo sát cường độ kích thích:

90

120 174 158 181 135 70 161

ẢO LUẬN

ều khiển đồng bộ hệ thống và thu th

ứng kích thích với h

ờng độ (intensity) hay tần số ảng thời gian để đếm số phần th

ị thời gian, trong một phiên t

à nâng lên ở khu vực nhận th

ình c

ờng độ kích thích:

90

120

174

158

181

135

70

161

à thu th

ới h

ờng độ (intensity) hay tần số ảng thời gian để đếm số phần th

ề thời gian, đối tư

ên t

ở khu vực nhận th

ình của hệ thống sẽ đếm số lần

ợc cập nhật liên t

ảng kết quả đáp ứng nhúng mũi tùy bi

100

159 141 125 200 115 165 61

à thu th

ới hành vi nhúng m

ờng độ (intensity) hay tần số ảng thời gian để đếm số phần thư

ượng, giao diện c

ên tập Các giá trị, tham số

ủa hệ thống sẽ đếm số lần

ên tục số lần nhận th

ùy biến c trên chu

100

159

141

125

200

115

165

61

à thu thập dữ liệu

ành vi nhúng m

ờng độ (intensity) hay tần số

ưởng T ợng, giao diện c

ập Các giá trị, tham số

ục số lần nhận th

ến c trên chu

110

160 155 113 202 127 197 58

ập dữ liệu

ành vi nhúng m

ởng T ợng, giao diện c

ến cường độ thực hiện trên chu

110

160

155

113

202

127

197

58

ập dữ liệu

ành vi nhúng m

ởng Tên chu ợng, giao diện c

ờng độ thực hiện trên chuột nhắt ng

120

136 135 77 204 162 177 19

ập dữ liệu

ành vi nhúng m

ên chu ợng, giao diện c

ở khu vực nhận thưởng

ợc gửi tới hệ thống xử lý trung tâm Tương

ờng độ thực hiện

ột nhắt ng

120

136

135

77

204

162

177

19

ành vi nhúng mũi.

ên chuột cũng ợng, giao diện còn hi

ởng z

ương

ột nhắt ng

130

151 147 113 154 174 194 24

ũi

ột cũng

òn hi

z đư

ương ứng

ục số lần nhận thưởng

ột nhắt ngày

130

151

147

113

154

174

194

24

ột cũng

òn hiển

được

ứng

ởng

ày 1.

140

150 160 34 194 39 225 75

ột cũng

ển

ợc

ứng

ởng

1

140

150

160

34

194

39

225

75

Trang 5

100

Bảng 2 Bảng kết quả đáp ứng nhúng mũi tùy biến cường độ thực hiện trên chuột nhắt 2

Cường độ (µA) 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Ctr07 20 7 11 5 22 95 129 89 143 128 118 128 173

Ctr12 16 36 87 131 154 152 166 164 160 133 140 127 148

Ctr14 9 42 114 138 111 121 116 111 146 121 123 127 166

Ctr16 5 11 2 105 143 162 201 177 196 204 173 178 164

Ctr21 16 17 76 65 120 165 158 189 160 186 147 135 166

Ctr22 4 2 2 87 110 118 195 185 215 186 176 190 164

Ctr25 15 8 83 41 148 109 134 87 124 60 68 34 74 Kết quả thực nghiệm đánh giá đáp ứng với cường độ kích thích được mô tả trên bảng 1

và 2; giá trị trung bình được miêu tả trên hình 6:

Hình 6 Đáp ứng hành vi nhúng mũi tùy biến cường độ thực nghiệm trên chuột

Kết quả thực nghiệm trong trường hợp khảo sát tần số kích thích:

Bảng 3 Bảng kết quả đáp ứng nhúng mũi tùy biến tần số thực hiện trên chuột nhắt ngày 1

Tần số (Hz) 16 20 25 32 40 50 63 80 100 126 158

0 20

40

60

80

100

120

140

160

Cường độ (µA)

Trang 6

Bảng 4 Bảng kết quả đáp ứng nhúng mũi tùy biến tần số thực hiện trên chuột nhắt ngày 2

Tần số (Hz) 16 20 25 32 40 50 63 80 100 126 158

Ctr027 16 17 10 34 52 53 99 132 110 133 95 Ctr029 5 3 10 3 32 59 219 228 259 258 271 Ctr030 3 9 24 20 62 77 159 152 189 154 130 Ctr032 13 15 30 11 41 115 202 190 183 176 179 Ctr033 7 8 6 13 73 115 108 146 138 135 81 Ctr034 24 6 8 13 29 167 178 187 188 202 157 Ctr006 22 31 106 111 215 262 245 212 226 235 185 Kết quả thực nghiệm đánh giá đáp ứng với tần số kích thích được mô tả trên bảng 3 và 4; giá trị trung bình được miêu tả trên hình 7:

Hình 7 Đáp ứng hành vi nhúng mũi tùy biến tần số thực nghiệm trên chuột

Dữ liệu được lưu và phân tích với mục đính nhằm đánh giá đáp ứng hành vi nhúng mũi trên chuột nhắt đối với giá trị của tham số cường độ và tần số kích thích Hành vi nhúng mũi của chuột nhiều nhất hay số phần thưởng lớn nhất trong một bài tập thì khoảng giá trị tham số kích thích đấy được coi là tối ưu

Xung điện kích thích một chiều với các tham số cường độ khoảng 90 - 110μA và tần số khoảng 100 – 130Hz phù hợp đối với nghiên cứu trên chuột nhắt đã được nghiên cứu và công bố [[1]], [[2]]

4 KẾT LUẬN

Do BSR ảnh hưởng trực tiếp tới hệ thống phần thưởng của não bộ nên có rất nhiều tác động có thể gây biến đổi hành vi ICSS trên động vật Hầu hết các thí nghiệm liên quan tới ICSS đều nghiên cứu về tính hiệu quả của các tác động, bao gồm tác động cấp tính hoặc trường diễn của các dược chất; cai thuốc (đối với dược chất gây nghiện); tác động của việc gây tổn thương các vùng đặc hiệu của não tới ICSS; hay các tác động lên gene,

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Tần số (HZ)

Trang 7

102

receptor…Trong bài báo này, chúng tôi quan tâm đến xây dựng mô hình thuật toán ứng dụng điều khiển kích thích tế bào thần kinh thông qua hành vi nhúng mũi trên chuột Mô hình thuật toán trong hệ thống kích thích điện tế bào có thông qua hệ thống ghi đáp ứng nhúng mũi có khả năng phát hiện đối tượng có kích thước 0,5mm tại tần số 100Hz với thời gian đáp ứng 0,5ms; hệ thống đảm bảo tính ổn định và không xảy ra hiện tượng lỗi trong quá trình ghi đo Đó là cơ sở khảo sát thực nghiệm tham số kích thích điện phù hợp đối với

tế bào thần kinh gồm: cường độ và tần số Trên cơ sở bộ tham số phù hợp nhất thu được sẽ được sử dụng trong đánh giá đặc điểm của tế bào vị trí hồi Hải mã, cũng như trong các nghiên cứu đối với tế bào thần kinh sẽ được các tác giả sớm công bố trong các nghiên cứu tiếp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tạ Quốc Giáp, Nguyễn Lê Chiến, Lê kỳ Biên (2018), “Xây dựng mạch điện tử mô phỏng đáp ứng của tế bào thần kinh với xung điện một chiều”, Tạp chí nghiên cứu KH&CN Quân sự, số Đặc san FEE, 8-2018, 391-398

[2] Nguyễn Lê Chiến, Trần Hải Anh (2012) Mô hình Gompertz’s và hành vi tự kích

thích nội sọ Tạp chí Sinh lý học, 16(2)

[3] Bauer CT, Banks ML, Blough BE, and Negus SS (2013), “Use of intracranial self-stimulation to evaluate abuse-related and abuse-limiting effects of monoamine

releasers in rats”, Br J Pharmacol 2013 Feb; 168(4): 850–862

[4] Berridge KC and Robinson TE (2003), “Parsing reward”, Trends in Neurosci 26(9):

507-513

[5] Carlezon Jr WA & Chartoff EH (2007), “Intracranial self-stimulation (ICSS) in

rodents to study the neurobiology of motivation”, Nat prot., 2 (11), 2987-2995

[6] Lazenka MF, Blough BE, Negus SS (2016), “Preclinical Abuse Potential Assessment

of Flibanserin: Effects on Intracranial Self-Stimulation in Female and Male Rats”, J

Sex Med; 13(3):338-349

[7] M Fukuda, T Kobayashi, J Bures, T Ono (1992), “Rat exploratory behavior controlled by intracranial self-stimulation improves the study of place cell activity”, 44(2-3): 121-31

[8] M Sidman, J V Brady, J J Boren, D G Conrad and A Schulman (2016), “Reward Schedules and Behavior Maintained by Intracranial Self-Stimulation”

[9] Negus SS, Moerke MJ (2018), Determinants of opioid abuse potential: Insights using intracranial self-stimulation, Peptides 112:23-31

[10] Shizgal P, Murry B (1989), “Neuronal basis of intracranial self-stimulation, in The Neuropharmacological Basis of Reward”, (Liebman JM, Cooper SJ, editors., eds) Oxford University Press, New York [Ref list]

[11] S Stevens Negus and Laurence L Miller (July 2014) Intracranial Self-Stimulation

to Evaluate Abuse Potential of Drugs Pharmacol Rev 66:869–917

[12] Vlachou S., Markou A (2011), “Intracranial self-stimulation M.C Olmstead (Ed.), Animal models of drug addictions”, Springer, NewYork, 3-56

[13] Wise RA (1996), “Addictive drugs and brain stimulation reward” Annu Rev

Neurosci 19: 319-40

[14] William A Carlezon Jr & Elena H Chartoff (2007), “Intracranial self-stimulation (ICSS) in rodents to study the neurobiology of motivation” Published online doi:10.1038/nprot.2007.441

Trang 8

ABSTRACT

BUILDING THE MODEL, THE ALGORITHM OF ELECTRICAL STIMULI TO NEURON AND BEHAVIORAL RESPONSE BY NOSE - POKING ON THE MICE

Electrical stimulation of nerve cells plays an important role in experimental research in animals Behavioral observations combined with the bio-signal collection are the basis for assessing animal response through external stimuli such

as electrical stimulation, pharmaceuticals, etc observing behavior on animals cannot be immediate but requires continuous observation, acting Examining the parameters of electrical stimulation of neurons and observing the response to certain behavior of animals will help us to examine the object in a proactive, continuous way In this article, the authors build a model of neuronal stimulation and stimulation algorithm for simulated nose-poking behavioral response Successful construction of models and algorithms are the basis for evaluating the system as well as the excitation electrical parameters in animal research through experimental exercises

Keywords: Electrical stimulation; Neurons; Biological signals; Stimulation models; Stimulation algorithms;

Behavioral responses

Nhận bài ngày 16 tháng 01 năm 2019 Hoàn thiện ngày 22 tháng 02 năm 2019 Chấp nhận đăng ngày 16 tháng 4 năm 2019

Địa chỉ: 1 Viện Điện Tử - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự;

2

Học viện Quân y;

3

Học viện Kỹ thuật quân sự

*

Email: tqgiaphvqy@gmail.com

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	702,31 KB