Doktoraty Wydziału IET

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
==== Zaproszenie na obronę pracy doktorskiej ====

\\

^   **DZIEKAN i RADA WYDZIAŁU**    \\    **INFORMATYKI, ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI**    \\    **AKADEMII GÓRNICZO-HUTNICZEJ im. ST. STASZICA W KRAKOWIE**   ^^
|   zapraszają na    \\    publiczą dyskusję nad rozprawą doktorską    \\      \\   //mgr inż. Krzysztofa Zaraski//      \\                 ||
|  **DETEKTOR SYGNAŁÓW ELEKTRYCZNYCH AUTONOMICZNEGO UKŁADU NERWOWEGO PRZEWODU POKARMOWEGO **  ||
^  Termin:|27 marca 2017 roku o godz. 10:30  |
^  Miejsce:|S	sala 1.20 pawilon D-17, \\  ul. Kawiory 21   |
^  **PROMOTOR:**|prof. dr hab. inż. Wojciech Kucewicz – Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie |
^  ** RECENZENCI:**|dr hab. inż. Adam Gacek, prof. n. - Instytut Techniki i Aparatury Medycznej ITAM w Zabrzu  |
^  **            **|dr hab. inż. Witold Machowski – Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie   |
|  Z rozprawą doktorską i opiniami recenzentów można się zapoznać \\ w Czytelni   Biblioteki Głównej AGH, al. Mickiewicza 30  ||
\\
\\


\\

==== Detektor sygnałów elektrycznych autonomicznego układu nerwowego przewodu pokarmowego ====
     
\\

//mgr inż. Krzysztof Zaraska//

\\

**Promotor:** prof. dr hab. inż. Wojciech Kucewicz (AGH) \\ 
**Dyscyplina:** Elektronika

\\

**Streszczenie**

Neurostymulacja (lub neuromodulacja) jest metodą terapeutyczną polegającą na sztucznym
pobudzaniu układu nerwowego pacjenta impulsami elektrycznymi. Urządzenie elektroniczne
realizujące tą funkcję zwane jest neurostymulatorem. Jednym z obszarów neurostymulacji jest
neurostymulacja wegetatywna, to jest neurostymulacja wegetatywnego (autonomicznego) układu
nerwowego. W tym obszarze szczególnym zainteresowaniem cieszy się stymulacja nerwu błędnego
(ang. Vagus Nerve Stimulation, VNS).
Jednym z aktywnych obszarów badawczych dotyczących zastosowań VNS jest leczenie otyłości.
Koncepcja zastosowania VNS do leczenia otyłości opiera się na obserwacji anatomicznej że nerw
błędny przenosi informacje z receptorów umieszczonych w przewodzie pokarmowym (w
szczególności żołądku) do mózgu. Spożycie pokarmu powoduje aktywację mechano- i
chemoreceptorów żołądka, a przez to i wzrost aktywności nerwu błędnego. Zwiększona ilość
impulsów nerwowych odbierana jest przez mózg jako uczucie sytości. Zatem sztuczne wprowadzanie
impulsów do nerwu błędnego powinno spowodować wywołanie uczucia sytości, a w konsekwencji
ograniczenie łaknienia i spadek masy ciała .
Ze względu na rozmiary zwierząt doświadczalnych (szczury) nie jest możliwe zaadaptowanie do
doświadczeń dostępnych na rynku urządzeń przeznaczonych do stosowania u ludzi. Dodatkowym
problemem są wysokie ceny tego typu urządzeń, rozpoczynające się od poziomu kilku tysięcy euro za
sztukę. Konieczne jest zatem konstruowanie urządzeń przeznaczonych specjalnie do omawianych
zastosowań.
Przedmiotem pracy jest opracowanie wszczepialnego, adaptatywnego neurostymulatora
przeznaczonego do badań nad terapeutycznymi zastosowaniami neurostymulacji wegetatywnej na
modelach zwierzęcych. Nowością opracowanego rozwiązania jest wyposażenie neurostymulatora w
specjalizowany układ ASIC przeznaczony do ciągłego monitorowania aktywności nerwowej, w celu
umożliwienia pracy urządzenia w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, to jest generowania
impulsów jedynie w sytuacji braku naturalnego sygnału sytości.
Praca obejmuje analizę naturalnej sygnalizacji nerwu błędnego u szczurów oraz opracowanie technik
filtracji i dyskryminacji sygnału w celu umożliwienia analizy statystycznej impulsacji nerwu błędnego
szczura pod kątem sposobu kodowania naturalnego sygnału sytości. Wiedza ta jest następnie
wykorzystywana do zaprojektowania układu ASIC do analizy aktywności nerwowej w czasie
rzeczywistym. Ostatecznie układ ASIC zostaje zintegrowany jako element wszczepialnego,
programowalnego i adaptatywnego neurostymulatora.

**Abstract**

Neurostimulation (or neuromodulation) is a therapeutic method operating on the principle of
artificial stimulation of the patient’s nervous system with electric pulses. An electronic device
implementing this function is called a neurostimulator. One of the areas of neurostimulation is
vegetative neurostimulation, i.e. neurostimulation of the vegetative (autonomous) nervous system.
In this area of particular interest is vagus nerve stimulation (VNS).
One of the active research areas in VNS is treatment of obesity. The concept of using VNS for obesity
treatment is based on the observation that the vagus nerve carries signals from the receptors in the
gastrointestinal tract (in particular stomach) to the brain. Food intake causes activation of mechano-
and chemo-receptors in the stomach, which results in an increase of vagus nerve activity. This
increased activity is in turn interpreted by the brain as a satiety signal. Therefore, artificially
introducing signals into vagus nerve should cause a feeling of satiety and diminishing hunger,
resulting in decreased body weight.
Because of the size of animals (rats) used as experimental models, it is impossible to adapt existing
commercial human neurostimulators for animal experimentation. An additional problem is high price
of human-certified systems, starting at thousands of euros per device. It was therefore necessary to
construct a device made especially for such applications.
The subject of the thesis is development of an implantable, adaptive neurostimulator destined for
experimentation into therapeutic applications of vegetative neurostimulation on animal models. A
novelty of this system is equipping it with a specialized ASIC circuit for on-line monitoring of neural
activity, in order to allow for closed-loop operation, i.e. generating pulses only in the absence of the
natural satiety signal.
The thesis includes analysis of natural vagus nerve signals in rats, and development of techniques for
filtering and discriminating of signals in order to allow statistical analysis of vagus nerve signaling for
discovering the natural method of coding of the satiety signal. This knowledge is then used to
develop an ASIC circuit for real-time monitoring of neural activity. Finally the ASIC circuit is integrated
as an element of an implantable, programmable and adaptive neurostimulator.


**Teza rozprawy**

Na podstawie analizy sygnału z nerwu błędnego istnieje możliwość rozróżnienia stanu
sytości osobnika

**Recenzje pracy**

{{:2018:kzaraska:recenzja_dr_hab._gacek.pdf|}}

{{:2018:kzaraska:recenzja_dr_hab.machowski.pdf|}}

**Ważniejsze publikacje**

1. **Zaraska K.**., Gaudyn J.: "Zastosowanie maszyny wirtualnej w neurostymulatorze
wszczepialnym", Elektronika, vol. LIV, nr. 2, str. 83-86 (2013). \\
2. **Zaraska K.**, Gaudyn J.: "Autonomiczny, wszczepialny neurostymulator adaptywny w
technologii LTCC", Elektronika, vol. LIV, nr. 2, str. 86-89 (2013). \\
3. **Zaraska K.**, Ziomber A., Ciesielczyk K., Bugajski A., Zaraska W., Thor P.: "Aktywność
elektryczna nerwu błędnego u szczurów w zależności od stopnia sytości", Folia Medica
Cracoviensa, vol. LI, nr. 1-4, str. 5-17 (2011). \\
4. **Zaraska K.**, Synkiewicz B., Gaudyn J.: "An Implantable Animal Neurostimulator in LTCC
Technology", Proceedings of the 48th International Conference on Microelectronics, Devices
and Materials, Otocec, 19-21.09.2012, , , 2012, str. 275-278. \\
5. Jarosz A., Wąsowski J., **Zaraska K.**: "CMOS Circuit for Detection of Neural Impulses",
Proceedings of the 18th Int. Conf. Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Gliwice,
16-18.06.2011, , , 2011, str. 44-47. \\
6. Ziomber A., Juszczak K, Kaszuba-Zwoińska J., Machowska A., **Zaraska K.**, Gil K., Thor P.:
"Magnetically Induced Vagus Nerve Stimulation and Feeding Behavior in Rats", Journal of
Physiology and Pharmacology, vol. 60, nr. 3, str. 71-77 (2009).
Doktoraty Wydziału IET

Narzędzia użytkownika

Narzędzia witryny

Narzędzia strony
