Система клетки с беспроводным питанием была представлена ??в этом месяце на Международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) в Орландо, Флорида.Энергоклетка Georgia Tech EnerCage обернута тщательно ориентированными полосами из медной фольги, которые могут индуктивно питать клетку и электронику, имплантированную или прикрепленную к одному или нескольким животным внутри клетки. Система может работать бесконечно долго и собирать данные без вмешательства человека благодаря беспроводной связи и передаче электроэнергии.
«Всегда лучше содержать животное в естественных условиях с минимальным бременем или стрессом, чтобы улучшить качество эксперимента», — сказал Майсам Гованлоо, доцент Школы электротехники и компьютерной инженерии, который разработал EnerCage. «Все, что является ненормальным или неестественным, может повлиять на эксперимент, независимо от того, какой эксперимент в какой-либо области. Это включает в себя захват животного, чтобы присоединить или отсоединить провода, заменить батареи или перенести его из одной клетки в другую».Гованлоо использует четыре резонирующих медных катушки для создания однородного магнитного поля внутри клетки. Встроенный механизм управления мощностью с обратной связью обеспечивает достаточную мощность, чтобы компенсировать все действия животных, которые ведут себя свободно, независимо от того, встают ли они, приседают или ходят по клетке.
Небольшая кулиса для животного также обернута резонаторами для подачи энергии на приемную катушку.Kinect подвешен примерно на три фута над клеткой.
В нем есть камера высокой четкости, инфракрасная камера глубины и четыре микрофона для записи и анализа поведения животных. Он может захватывать как двухмерное изображение с высоким разрешением местоположения крысы, так и трехмерное изображение, которое будет определять положение ее тела.«Мы создаем компьютерные алгоритмы, чтобы определить, стоит ли животное, сидит, спит, ухаживает, ест, пьет или ничего не делает», — сказал Гованлоо. «Мы надеемся снизить дорогостоящие затраты на разработку новых лекарств и медицинских устройств, позволив машинам выполнять рутинные, повторяющиеся задачи, которые теперь возложены на людей». Команда Технологического института Джорджии работает в партнерстве с Университетом Эмори, надеясь повлиять на клиническую эффективность глубокой стимуляции мозга (DBS).
Все больше клинических испытаний используют DBS для лечения заболеваний центральной нервной системы, таких как болезнь Паркинсона, депрессия и обсессивно-компульсивное расстройство. Однако клеточные механизмы, которые вносят вклад в клиническую эффективность DBS, остаются в значительной степени неизвестными.Дональд (Тиг) Рейнни из Emory и его исследовательская группа используют модели свободно движущихся грызунов, чтобы изучить влияние DBS на нейронные цепи, которые, как считается, нарушены при депрессии. Они протестировали систему EnerCage.
«Требование использовать привязанную головную сцену для записи нейронных данных и применения DBS препятствовало прогрессу в этой области», — сказал Рейнни, исследователь из Национального исследовательского центра приматов Йеркса Эмори и профессор кафедры психиатрии и поведенческих наук. «Мы предоставили критическую обратную связь посредством бета-тестирования системы EnerCage о том, как максимизировать полезность системы для различных поведенческих приложений. Мы обнаружили, что ключевым преимуществом системы EnerCage является то, что она позволяет исследователям проводить постоянные DBS и отслеживать связанные поведенческие изменения в течение нескольких дней, если не недель, не беспокоя подопытных животных ».
Рэйнни говорит, что до сих пор это было невозможно, и это ключ к пониманию долгосрочных преимуществ DBS для пациентов.Следующие шаги в Технологическом институте Джорджии — разработка имплантатов, совместимых с EnerCage, например имплантата для доставки лекарств, и расширение системы до сети из десятков клеток, которые могут собирать данные от нескольких животных одновременно.