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Prótese Visual Intracraneana

Prótese Visual Intracraneana. Taguspark Seminário 26 de Janeiro 2004 Oeiras, Portugal. Moisés Piedade msp@inesc-id.pt. Principal objectivo do projecto

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Presentation Transcript

  1. Prótese Visual Intracraneana Taguspark Seminário 26 de Janeiro 2004 Oeiras, Portugal Moisés Piedade msp@inesc-id.pt

  2. Principal objectivo do projecto • This project aims to develop prototypes in the field of visual rehabilitation and to demonstrate the feasibility of a cortical neuroprosthesis, interfaced with the visual cortex, as a means through which a limited but useful visual sense may be restored to profoundly blind people • O problema não é transmitir uma imagem com elevada resolução, mas colocar a informação nas localizações adequadas no cortex visual primário (área V1) • Para isso é fundamental perceber como é que a retina codifica a informação visual Seminário Investigação Taguspark

  3. PRÓTESE VISUAL TOTAL Substitui o sistema de visão – estimula directamente o cortex Apesar das doenças nos orgãos sensoriais e no sistema nervoso periférico, o cérebro encontra-se em geral perfeitamente funcional Seminário Investigação Taguspark

  4. Axones Nervio Optico Celulas Ganglionares Celulas Amacrinas Celulas Bipolares Celulas Horizontales Optic Nerve damage Fotorreceptores Epitelio pigmentario Epiretinal Prostheses Subretinal Prostheses Cortical Neuroprostheses Degeneration (retinitis pigmentosa, macular degeneration)

  5. Seminário Investigação Taguspark

  6. Seminário Investigação Taguspark Bongard et al., 2003

  7. Seminário Investigação Taguspark

  8. Seminário Investigação Taguspark

  9. Input image ... Filter 1 Filter 2 Filter # N Weighting module Microelectrode receptive field determination “Activity matrix” Microelectrode mapping Neuromorphic coding Output to RF link Seminário Investigação Taguspark

  10. Macroestimulação superficial Microestimulação Intracortical Layer IV Contact area1 mm2 0.001 mm2 Impedance 10 k 100 k Current1 mA 0.01 mA Charge density10 C/cm2 100 C/cm2 Mean power 20 W/channel 0.02 W/channel Seminário Investigação Taguspark

  11. Projecto dos electrodos para estimulação cortical • Os electrodos devem penetrar 1.5-2.0 mm abaixo da superfície cortical • Serem capazes de estimular uma superfície (2D) de neurónios • Biocompatibilidade • Durabilidade • Capazes de induzir percepção individualizada Seminário Investigação Taguspark

  12. 64 h, 43 A 64 h, 94 A 64 h, 29 A Seminário Investigação Taguspark

  13. RAM 2 ROM DOG HP:IIR Addr Din Dout Dual port Dout Addr C RAM CLK HP b Accumulator AddrA HP DOA + X + X RAM 1 X + Input Address AddrB MUX Din Dout Input Data DIB “00” Addr CLK Din Dout X I I Dout Threshold R LUT: NL B l D D o - “00” c n n-1 k : L <0? AddrA MUX P DIA DOB F (r,t) 1..N AddrB Rectifier CGC Dout Dual port RAM Architecture: Early Layers The RAM memories are used to interface with other modules Seminário Investigação Taguspark

  14. Firing Rate (f ) Leak Threshold R - Spike Signal + + + + >= s[ r ,n] Event Processing + X U M 0 Neuromorphic Pulse Coding: spike generation Based on a Digital Controlled Oscillator: Phase accumulator Register One set of block RAM’s store each Neuromorphic Pulse Coding Cell accumulated value Seminário Investigação Taguspark

  15. RF link para energia e dados Seminário Investigação Taguspark

  16. Arquitectura da ligação RF Seminário Investigação Taguspark

  17. Clock waves at the emitter and at the receiver . Channel 1 2v/div time 1us/div Channel2 2v/div time 1us/div Clock spectra for: a) non-modulated carrier; b) modulated carrier(central frequency 1MHz) a) Emitted data and corresponding PLL’s error signal at the receiver. Channel 1 2v/div time 20us/div Channel 2 0.2v/div time 20us/div b) Emitted and received data. Channel 1 2v/div time 20us/div Channel 2 2v/div time 20us/div Secondary System – Data & Clock Seminário Investigação Taguspark

  18. 0,600 Experimental results for mid-charge battery: Transformer output 0,500 0,400 Output power supply 0,300 (watt) signal 5V DC D1 AC C 0,200 LP2980 120 Ohm 0,100 D2 L C1 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 Distance (cm) Load resistance (for measures) Emitted Power Efficiency (%) (a) In the positive polarity (b) In the negative polarity Received Power 60,000 D1 50,000 C C 40,000 Z1 D2 120 Ohm L L 30,000 C1 20,000 Distance (cm) 10,000 Z1 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 Secondary System – Power Seminário Investigação Taguspark

  19. Electrode Stimulator: DAC Current Steering Architecture Seminário Investigação Taguspark

  20. OngoingWork Seminário Investigação Taguspark

  21. University of Oldenburg • Josef Ammermüller • Universidad de Granada • F. Pelayo • University of Montpellier • Pierre Rabischong • University of Vienna • Peter Ahnelt • CNRS (Paris) • Lyle Graham • INESC-ID/IST (Portugal) • M. Piedade, L.Sousa • University of Utah • R.A. Normann • Universidad de Harvard • Alvaro Pascual-Leone • Hospital General Universitario de Alicante • Carlos Botella • Biomedical Technologies • Fco Garcia de Quirós • Universidad Miguel Hernández • Eduardo Fernández • Alunos do IST • 7 alunos de licenciatura • 2 alunos de mestrado • 1 aluno de doutoramento Seminário Investigação Taguspark

  22. CORTIVIS webpage http://cortivis.umh.es/ Obrigado! Seminário Investigação Taguspark

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