חיפוש חדש  חזור
מידע אישי לתלמיד

שנה"ל תש"ף

  מבוא לנוירו-פרוטזות
  Introduction to Neuroprostheses  
0555-4712-01
הנדסה | תואר ראשון - הנדסה ביו-רפואית
סמ'  א'1600-1900102 הנדסה כתות חשיעור ד"ר שושניק רונן
ש"ס:  4.0

סילבוס מקוצר
שעות: 4 ש"ס
משקל:  3.5
הקנית ידע בסיסי במדעי העצב בכלל ובמודלים עצביים בפרט כבסיס להבנת תחום הפרוטזות העצביות . בנוסף, ידונו אספקטים שונים של גירוי ורישום מתאי עצב ויתוארו טכנולוגיות השתלה וגירוי שונות. בנוסף, יתוארו פרוטזות ראייתיות, שמיעתיות ומוטוריות שונות וידונו האספקטים ההנדסיים הנלווים לתכנונן ובניינן.
 
סילבוס מפורט

הנדסה | תואר ראשון - הנדסה ביו-רפואית
0555-4712-01 מבוא לנוירו-פרוטזות
Introduction to Neuroprostheses
שנה"ל תש"ף | סמ'  א' | ד"ר שושניק רונן

סילבוס מפורט/דף מידע

1. הקדמה נוירופיזיולוגית: תא העצב – מבנה, תפקוד ומאפייני הממברנה התאית. פוטנציאל מנוחה ופוטנציאל פעולה – מודל הודג'קין-הוקסלי. מודלים לתיאור שיווי משקל דינאמי של ריכוזי יונים בנוירון - Nernst equation, Donnan equilibrium ומשוואת Goldman-Hodgkin-Katz. פגיעה אקוטית ודסנסיטיזציה של נוירונים ואקסונים בזמן גירוי אלקטרודי – שינוי הפוטנציאל החוץ תאי ומנגנוניים תאיים.

 

2. הקדמה אלקטרופיזיולוגית: מודלים פסיבים של ממברנת תא העצב וסיב התא (אקסון). מודל לתיאור הנחתת הסיגנל לאורך האקסון - The standard cable theory. תפקוד Node of Renvier כמקור מתח. התבדרות במוליך נפחי במדיום הומוגני ולא הומוגני. תלות רמת סף זרם הגירוי בגיאומטריית תא המטרה, מרחק האלקטרודה מהתא, המדיום, משך הגירוי וקוטר הסיב. הבדלים בין גירוי תוך תאי לגירוי חוץ תאי. משוואת Weiss, זרם Rheobase ו Chronaxie.

 

3. השריר – אנטומיה, פיזיולוגיה וצימוד אלקטרו מכאני. סוגי שריר שונים (לבן, אדום) ומאפייניהם (כוח, עייפות). תלות סדר גיוס סיבי השריר בסוג הגירוי האלקטרודי (פנימי, חיצוני). פרוטוקולי עצבוב של תאיי שריר (תדר, אמפליטודה, משך גירוי) ושימושיהם השונים.

 

4. אלקטרודות רישום וגירוי – ריאקציות, מכאניזם וחומרים. תהליכי פאראדיי הפיכים ולא הפיכים. קיטוב אלקטרודה. וולטמטריה ליניארית ומעגלית. קיבולת הזרקת המטען ואכסון המטען המקסימאלית. פרוטוקולי גירוי: השפעת צורת גל הגירוי על גבול הזרקת המטען ההפיכה. תגובת הרקמה לגירוי אלקטרודי: אפקטיביות לעומת בטיחות.

 

5. טכנולוגיות השתלה ואספקטים תכנוניים. סוגי אלקטרודות רישום וגירוי במערכת העצבים ההיקפית – על עורי, תת עורי, תוך שרירי ותוך עצבי. שיקולים חשמליים ומכאניים בבחירת אלקטרודה.

 

6. קונפיגורציית רישום במערכת העצבים ההיקפית - רישום מונופולארי, ביפולארי וטריפולארי: יתרונות וחסרונות. סוגי אלקטרודות גירוי ורישום, Cuff electrode ו- LIFE electrode - מאפייניהם הספקטרליים ושימושיהם. אלקטרודות רגנרציה. נוירופרוטזות להרקה מבוקרת של השלפוחית ולטיפול בזריקת רגל (foot drop).

 

7. גירוי ורישום במערכת העצבים המרכזית – לא פולשני (EEG), חצי פולשני (ECoG) ו פולשני (extracellular recording) – יתרונות, חסרונות ושימושים. סוגי מערכי מיקרו אלקטרודות. שיטות ואלגוריתמים במיון וקיבוץ ספייקים (PCA, ICA, K-means). מיון וקיבוץ באסייני.

 

8. שתל שבלוליי האוזן הפנימית (Cochlea) – אנטומיה ופיזיולוגיה של האוזן, פתולוגיות במערכת השמיעה. מסלולים עצביים. פעילות השתל – אפיון חשמלי, שיקולי תכנון, סיכויים וסיכונים.

 

9. נוירו פרוטזות ראייתיות – אנטומיה, פיזיולוגיה ומסלולים עצביים. פעילות השתל – אפיון חשמלי, שיקולי תכנון, סיכויים וסיכונים.

 

10. נוירו פרוטזות מוטוריות לשליטה מודעת בתנועה,Functional Electrical Stimulation (FES). פסיכופיזיקה של תנועה רצונית. אלגוריתם Local population. אתגרים ברישום חוץ תאי במערכת המוטורית.

 

11. ממשק מוח מחשב פולשני ולא פולשני. 

 

12. טכנולוגיות עתידיות – מערכיי מיקרו אלקטרודות חדשניים, שידור אל חוטי.

 

הצגת מאמרים נבחרים – 15%

מבחן סופי – 85%

 

להצהרת הנגישות


אוניברסיטת ת