用于闭环光遗传睡眠调控的片上系统
神经元与认知
2021-08-30 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
在特定睡眠阶段使用光遗传技术刺激目标神经元群体已开始阐明睡眠的机制与效应。为在无束缚动物中进行闭环光遗传睡眠研究，我们设计了一款全集成、低功耗的片上系统（SoC），用于实时睡眠阶段分类与阶段特异性光刺激。该 SoC 由用于记录多导睡眠图信号的 4 通道模拟前端、混合信号机器学习（ML）核心以及 16 通道光刺激后端组成。一种新颖的 ML 算法与创新电路设计技术在最小化功耗的同时提升了在线分类性能。该 SoC 采用 180 nm CMOS 工艺设计与仿真。在使用含 20 名受试者的专家标注睡眠数据库进行的评估中，该 SoC 在区分 5 个睡眠阶段时实现了 0.806 的高灵敏度与 0.947 的特异性。连续运行的总功耗为 97 uW。
引用
@article{arxiv.2108.12261,
title = {A System-on-Chip for Closed-loop Optogenetic Sleep Modulation},
author = {Xilin Liu and Andrew G. Richardson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.12261},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 9 figures, 2 tables