Dissertação

Dedicated processor for real-time spike sorting EVALUATED

Sistemas prostéticos com interface neuronal são uma promissora área de pesquisa que visa melhorar significativamente a qualidade de vida daqueles que sofrem de alguma deficiência. Para isso, é obrigatório interpretar a actividade neuronal extra-celular. Entretanto, a largura de banda necessária à transmissão de todo o sinal registrado é muito maior que o limite disponível. Deste modo, uma das maneiras mais difundidas de ultrapassar esta barreira é a implementação de um Spike Sorting Process on-chip. Isto consiste em um algoritmo que detecta e classifica os spikes, reduzindo as transmissões a apenas o instante de chegada de um spike e sua classificação. Por sua vez, este algoritmo requer a adoção de uma importante hipótese: a forma de um spike não se altera ao longo do tempo para um mesmo neurónio. Além dos requisitos funcionais, um processador implantável é rigorosamente restringida pelos requisitos de baixo consumo energético e baixa dissipação de calor. Nessas circunstâncias, a presente tese propõe o desenvolvimento de um processador dedicado que implementa um Spike Sorting Process de tempo real. Para tanto, foi realizado um estudo acerca dos mais relevantes algoritmos modernos de modo a identificar a melhor alternativa. Esta alternativa é então executada em uma arquitetura desenvolvida para tanto e que consiste em um processador de propósito geral, que executa a maior parte do algoritmo (especialmente as partes com mais controlo), aliado à dois dispositivos de hardware dedicados à implementação de cálculos matemáticos puros. Como resultado, o sistema final é capaz de processar simultaneamente até 100 canais.
Spike sorting em tempo real, registro neuronal extra-celular, processador dedicado, aquisição multi-canal, potência ultra baixa

Julho 22, 2016, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Pedro Filipe Zeferino Tomás

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Nuno Filipe Valentim Roma

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar