پیاده سازی سخت افزاری نا همزمان ساز آستروسیتی در جمعیتی از نوسانگر های hopf

همزمان شدن یکی از جالب ترین الگوهایی است که در سیستم های دینامیکی مثل جمعیت نوسانگرهای کوپل شده مشاهده می شود؛ به عبارت ساده تر همزمانی به معنی تنظیم ریتم اشیأ در حال نوسان می باشد. همزمان شدن در فعالیت های مغز اهمیت اساسی دارد و در پردازش اطلاعات، بینایی و حرکت نقش اساسی را در سیستم عصبی ایفا می کند. اما همزمان شدن بیش از حد اجزا سیستم عصبی عامل بیماری هایی همچون صرع و پارکینسون می باشد. در بیماری پارکینسون همزمانی اتفاق افتاده در ناحیه بازال گانگلیا ناشی از کمبود دوپامین می باشد که درمان اولیه این بیماری درمان دارویی است، و روش دیگر تخریب ناحیه آسیب دیده توسط جراحی می باشد. از دیگر تکنیک های ارائه شده تحریک عمیق مغزی می باشند که dbs حلقه باز اولین تکنیک ارائه شده در این زمینه است. این روش دارای مشکلاتی همچون تحریک مداوم و تنظیم مجدد پارامترهای سیستم می باشد. سایر تکنیک های حلقه بسته dbs دارای معادلاتی صرفاً ریاضی بوده، اما تحریک کننده استفاده شده در این تحقیق الهام گرفته شده از آستروسیت می باشد، که براساس مدل رفتاری آستروسیت ها طراحی شده است. برای نشان دادن توانایی تحریک کننده آن را بر روی جمعیت هایی متفاوت نوسانگرهای hopf اعمال کرده و سپس تحریک کننده بر جمعیت نوسانگرهای hopf با رفتار اسپایکی نیز اعمال شده که نشان دهنده توانایی نا همزمانی تحریک کننده آستروسیتی در جمعیت های گوناگون با رفتارهای متفاوت می باشد. از آنجا که هدف از این تحقیق ساخت قطعه ای برای درمان بیماری پارکینسون می باشد تحریک کننده فوق بر روی fpga پیاده سازی شده و با توجه به اینکه تست اولیه آن بر روی موجود زنده دشوار و هزینه بر است؛ آن را به همراه جمعیتی از نوسانگرها بر روی fpga تست کرده که با توجه به خروجی های مشاهده شده تحریک کننده فوق توانایی قابل قبولی در نا همزمانی نوسانگرهای به شدت همزمان شده دارد.