A Wireless Electro-Optic Headstage With a 0.13-${\mu}$m CMOS Custom Integrated DWT Neural Signal Decoder for Closed-Loop Optogenetics
Notice bibliographique
Résumé
We present a wireless electro-optic headstage that uses a 0.13-μm CMOS custom integrated circuit (IC) implementing a digital neural decoder (ND-IC) for enabling real-time closed-loop (CL) optogenetics. The ND-IC processes the neural activity data using three digital cores: 1) the detector core detects and extracts the action potential (AP) of individual neurons by using an adaptive threshold; 2) the data compression core compresses the detected AP by using an efficient Symmlet-2 discrete wavelet transform (DWT) processor for decreasing the amount of data to be transmitted by the low-power wireless link; and 3) the classification core sorts the compressed AP into separated clusters on the fly according to their wave shapes. The ND-IC encompasses several innovations: 1) the compression core decreases the complexity from O(n <sup xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">2</sup> ) to O(n·log(n)) compared to the previous solutions, while using two times less memory, thanks to the use of a new coefficient sorting tree; and 2) the AP classification core reuses both the compressed DWT coefficients to perform implicit dimensionality reduction, which allows for performing intensive signal processing on-chip, while increasing power and hardware efficiency. This core also reuses the signal standard deviation already computed by the AP detector core as threshold for performing automatic AP sorting. The headstage also introduces innovations by enabling a new wireless CL scheme between the neural data acquisition module and the optical stimulator. Our CL scheme uses the AP sorting and timing information produced by the ND-IC for detecting complex firing patterns within the brain. The headstage is also smaller (1.13 cm <sup xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">3</sup> ), lighter (3.0 g with a 40 mAh battery) and less invasive than the previous solutions, while providing a measured autonomy of 2h40, with the ND-IC. The whole system and the ND-IC are first validated in vivo in the LD thalamus of a Long-Evans rat, and then in freely-moving CL experiments involving a mouse virally expressing ChR2-mCherry in inhibitory neurons of the prelimbic cortex, and the results show that our system works well within an in vivo experimental setting with a freely moving mouse.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».