21201

۲۱۲۰۱

ارزيابي كدينگ اطلاعات بينايي و حركتي در نواحي اوليه و ثانويه بينايي موش

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي

۱۳۹۴-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۱۲/۲۶

دكتر دليري

برق

در اين پايان نامه به مطالعه كدينگ اطلاعات بينايي و اثر حركت موش روي آن پرداختيم. براي اين منظور از سيگنال هاي اسپايك و پتانسيل ميدان محلي حاصل از ثبت تهاجمي با كمك مولتي الكترودها كه در نواحي V1 و LM مغز موش كاشته شدند استفاده شد. كدينگ اطلاعات با سه هدف مورد مطالعه قرار گرفت؛ در مرحله اول با استفاده از اطلاعات سيگنال اسپايك، محرك هاي ترجيحي و غيرترجيحي كلاس بندي شد. نتايج به دست آمده نشان داد كه با استفاده از ميانگين نرخ آتش نورون ها در كل بازه دقت كلاس بندي به 94% براي محرك هاي ديداري مرتبه و 95% براي محرك هاي مرتبه دوم رسيد. سپس براي مطالعه اثر زمان بر قدرت رمزگشايي سيگنال اسپايك، بازه اعمال تحريك به پنج زير بازه تقسيم شد؛ كلاس بندي با استفاده از اطلاعات هر يك از زيربازه ها به طور محسوسي كاهش يافت. در مرحله دوم براي نخستين بار امكان رمزگشايي از كدينگ اطلاعات محرك هاي مرتبه اول و دوم با استفاده از سيگنال پتانسيل ميدان محلي مورد ارزيابي قرار گرفت. براي اين منظور اطلاعات حوزه زمان و فركانس به طور مجزا مورد ارزيابي قرار گرفت. با اين حال امكان رمزگشايي اطلاعات به طور قابل قبول به وجود نيامد. در مرحله سوم به مطالعه اثر حركت بر رفتار عصبي نورون ها پرداخته شد. در اين بخش نشان داده شد كه حركت بر رفتار از برخي نورون ها در ناحيه بينايي مغز موش موثر است به طوري كه در بعضي از آن ها ميانگين نرخ آتش را تا 3 برابر نسبت به حالت ايستا افزايش مي دهد. نتايج به دست آمده در اين پايان نامه نشان مي دهد كه با استفاده از هركدام از سيگنال هاي اسپايك و LFP، مي توان اطلاعات قابل ملاحظه اي را در مورد محرك هاي مرتبه اول و دوم از نواحي V1 و LM رمزگشايي كرد. همچنين حركت، تاثير قابل توجهي در چگونگي كدينگ اطلاعات بينايي در نواحي مرتبط با حس بينايي در مغز ايجاد مي كند و اين موضوع نظريه "انحصاري بودن نواحي مختلف مغز در پردازش اطلاعات حسي" را به چالش مي كشد. واژه‌هاي كليدي: كدينگ اطلاعات بينايي، ثبت تهاجمي هوشيار، تاثير حركت بر بينايي، پتانسيل ميدان محلي

1398/07/17

Assessment of coding visual and motor information in primary and secondary visual areas in mice

3/16/2020 12:00:00 AM

In this thesis we have studied coding of vision information and the effect of movements on it in mice. To achieve that, we have used Spike and LFP signals captured by multi-electrodes planted in V1 and LM regions of mice’s brain. Coding was studied for three purposes. In the first step, by using Spike’s information, the preferred and un-preferred stimulations have been classified. The results show that by utilizing Average Firing Rate of each neuron, the accuracy of classification can reach up to 94% for the first order vision stimulation and 95% for the second order vision stimulation. To study temporal features, the time interval of each trial has been divided into five sub-intervals. A severe reduction in classification accuracy occurred by using the new feature. In the second step, for the first time, the possibility of decoding first and second order stimulations, based on LFP signal has been studied. For this purpose, temporal and frequency information of LFP signal has been utilized separately though almost no significant result is reported. In the last step, the effect of movement on neural activity has been studied. We showed that movements have effect on some of the neurons in vision areas of brain. This effect can be so strong in some aspect that can increase average firing of some neurons up to 3 time. Results of this thesis shows that utilizing any of Spike or LFP signals can help us in decoding of first and second order vision stimulations in V1 and LM regions. Also movements have strong effect on the quality of the coding of vision information in brain which can question the exclusivity of different areas of the brain in the processing of sensory information. Keywords: Vision Information Coding, Awake Invasive Recording, Effect of Movement on Vision, Local Field potential