Схемы унч на микросхемах: Усилители мощности звука (УНЧ) на микросхемах, схемы самодельных УМЗЧ

ТТС с вероятностью P = 0.13 для однонаправленных соединений и вероятность P _rcp = 0,06 для взаимных соединений (Song et al. 2005). Реципрокные связи были в 1,5 раза сильнее (большая синаптическая проводимость), чем однонаправленные (Song et al. 2005). Задержка между началом пресинаптического AP в соме и началом постсинаптического EPSP составляла 1 мс (Markram et al. 1997). Каждое соединение состояло из 5 синаптических контактов типа NMDA / AMPA (смоделированных, как для соединений возбуждающего фона, описанных выше), за исключением того, что эти синапсы были вспомогательными, с U = 0.25, D = 0 мс, F = 0 мс (Рейес и Сакманн 1999; Фрик и др. 2007; Уильямс и Аткинсон 2007). Хотя исследования показали, что синаптические местоположения между TTCs имеют тенденцию контактировать с базальными и наклонными дендритами, они могут встречаться по всему дендритному дереву постсинаптической клетки (Markram et al. 1997). Таким образом, мы случайным образом распределили различные синаптические контакты из пресинаптических ячеек микросхемы на каждой постсинаптической ячейке. При сборе статистики срабатывания микросхем типоразмера N мы моделировали 4 разные случайные микросхемы для каждого случая.Микросхемы различались связностью между TTC, синаптическим расположением соединений между TTC и пресинаптическими цепочками фонового входа, воздействующего на каждую TTC. Микросхемы размером больше N = 150 ячеек не анализировали, так как в условиях настоящего исследования спонтанная частота в таких микросхемах существенно отклонялась от экспериментально измеренной спонтанной скорости.

Гистограмма времени после стимула

При создании временной гистограммы после стимула (PSTH) мы разбили смоделированные кривые напряжения всех ячеек в сети на интервалы по 5 мс.Каждый бункер получил значение 1, если он содержал начало всплеска, или значение 0 в противном случае.

Избирательность визуальной ориентации

Мы имитировали стимулы с разной зрительной ориентацией, используя разные амплитуды короткого (5 мс) деполяризующего импульса, вводимого в сому всех смоделированных клеток, от 0 нА (что соответствует отсутствию восходящего таламического входа или «нулевой ориентации»). до 1,4 нА (наша амплитуда по умолчанию в этом исследовании, которая вызвала ровно 1 дополнительный всплеск во всех ячейках микросхемы и соответствовала «предпочтительной ориентации»).Частота реакции спайков в нулевой и предпочтительной ориентациях была порядка величины, наблюдаемой экспериментально (Van Hooser 2007). Промежуточные амплитуды импульсов составляли 0,2, 0,4 и 0,6 нА, что давало скорости отклика в цепи, которые охватывали диапазон между откликами на нулевую и предпочтительную ориентации. Затем мы вывели соответствующие углы ориентации стимула, используя гауссову кривую отклика, которая имела полуширину на полувысоте 29 °, в соответствии с экспериментальной статистикой (Van Hooser 2007).Центр кривой отклика соответствовал предпочтительной ориентации, которая была произвольно назначена равной 90 °. Для количественной оценки селективности ориентации мы использовали 2 показателя: полуширину на полувысоте и индекс селективности, который представляет собой отношение между второй и первой составляющими Фурье кривой ориентации (Ringach et al. 2002). Мы отмечаем, что выбор имитации стимулов с короткими токами, а не с подробным синаптическим вводом, служил для (i) надежного запуска соматического всплеска и (ii) сохранения анализа на фундаментальном уровне тока ответа ( f – I ), тем самым позволяя нашим выводам быть общими и не привязанными к конкретным предположениям относительно синаптического входа.

Все моделирование проводилось с использованием NEURON (Carnevale and Hines, 2006), работающего в сетке из 60 Sun X4100 AMD 64-битных двухъядерных процессоров Opteron (всего 240 ядер), под управлением Linux 2.6. Среднее время выполнения моделирования каждой микросхемы (из N нейронов с использованием N ядер) составило 30 мин. Код моделирования доступен на ModelDB (Hines et al. 2004).

Результаты

Чтобы изучить динамику сети в реалистичной повторяющейся сети TTC, мы подключили микросхемы, состоящие из 1–150 детальных моделей TTC (см. Материалы и методы).На рис. 1 A показан пример микросхемы из 50 ячеек с вероятностями однонаправленного (черные линии) и обратного (красные линии) соединения, как обнаружено экспериментально (см. Материалы и методы). В дополнение к соединениям от микросхемы, каждая ячейка получала случайные пуассоновские фоновые тормозные и возбуждающие синаптические входы, которые заставляли ее спонтанно срабатывать с приемлемым диапазоном частот для всех размеров микросхем, которые мы исследовали (рис. 1 B ). Несоединенные элементы (размер микросхемы N = 1) спонтанно сработали на 3.1 ± 0,5 Гц, а клетки в микросхемах размером N = 150 спонтанно запускались с частотой 4,3 ± 1,5 Гц, как в экспериментальном диапазоне, так и в неокортексе (см. Материалы и методы). Пример самовозгорания показан на рисунке 1 C .

Рисунок 1.

Имитация микросхем ТТС. ( A ) Образец микросхемы на 50 ячеек. Вероятность соединения между ячейками составляла 0,13 для однонаправленных соединений (черные края) и 0.06 для ответных соединений (красные края). Реципрокные возбуждающие синаптические связи в 1,5 раза сильнее однонаправленных. ( B ) Пример смоделированной TTC с ее подробной морфологией, получающей фоновый пуассоновский ввод от 10 000 возбуждающих синапсов (красный) и 2500 тормозных (синий) синапсов (см. Материалы и методы). В дополнение к этому фоновому входу все клетки в микросхеме одновременно стимулировались кратковременным вводом соматического тока 1,4 нА и длительностью 5 мс (черный электрод), имитируя кратковременный перисоматический ввод таламуса.В дополнение к запуску соматических AP Na ⁺ , модель TTC была способна генерировать дендритные шипы Ca ²⁺ в апикальной «горячей зоне» (заштрихованный красный эллипс). ( C ) Самопроизвольное срабатывание типичного одиночного (изолированного) TTC в ответ на фоновый синаптический ввод. ( D ) Следы напряжения другой примерной ячейки, от микросхемы из 150 ячеек, спонтанно срабатывающих (2 пика, слева) и в ответ на одновременный соматический ввод во все ячейки сети (4 пика, справа).Стимул обозначается черной полосой под кривой напряжения.

Рисунок 1.

Имитация микросхем ТТС. ( A ) Образец микросхемы на 50 ячеек. Вероятность соединения между ячейками составляла 0,13 для однонаправленных соединений (черные края) и 0,06 для взаимных соединений (красные края). Реципрокные возбуждающие синаптические связи в 1,5 раза сильнее однонаправленных. ( B ) Пример смоделированной TTC с ее подробной морфологией, получающей фоновый пуассоновский ввод от 10 000 возбуждающих синапсов (красный) и 2500 тормозных (синий) синапсов (см. Материалы и методы).В дополнение к этому фоновому входу все клетки в микросхеме одновременно стимулировались кратковременным вводом соматического тока 1,4 нА и длительностью 5 мс (черный электрод), имитируя кратковременный перисоматический ввод таламуса. В дополнение к запуску соматических AP Na ⁺ , модель TTC была способна генерировать дендритные шипы Ca ²⁺ в апикальной «горячей зоне» (заштрихованный красный эллипс). ( C ) Самопроизвольное срабатывание типичного одиночного (изолированного) TTC в ответ на фоновый синаптический ввод.( D ) Следы напряжения другой примерной ячейки, от микросхемы из 150 ячеек, спонтанно срабатывающих (2 пика, слева) и в ответ на одновременный соматический ввод во все ячейки сети (4 пика, справа). Стимул обозначается черной полосой под кривой напряжения.

Нас сначала интересовала активность клеток после единственного соматического спайка, индуцированного синхронно во всех клетках. Поэтому мы применили кратковременный (5 мс) надпороговый соматический ввод 1,4 нА ко всем клеткам в цепи (пример кривой показан на рис.1 D ). Одиночные (несвязанные) клетки ответили на этот соматический ввод одиночным спайком, привязанным к времени стимула, t = 0, без последующего увеличения частоты активации сверх базовой частоты (рис. 2 A ). Напротив, в микросхемах из 150 клеток соматические стимулы запускали повышенную активность в цепи на продолжительность ~ 70 мс, после чего активность возвращалась к исходному уровню (рис. 2 B ). Мы сосредоточили анализ на временном окне 50 мс после начала стимула ( t = 0–50 мс) и рассчитали, что средняя частота срабатывания в микросхемах из N = 150 ячеек равна 47.1 ± 3,9 Гц для этого временного окна. Средняя частота срабатывания ответа в одиночных неподключенных ячейках в течение окна 50 мс составляла 22,1 ± 0,7 Гц.

Рисунок 2.

Модуляция скорости ответа за счет повторяющейся активности и дендритной возбудимости. ( A ) Пример растрового графика (вверху) и PSTH (внизу) активации одиночных (несвязанных) клеток в ответ на кратковременный надпороговый соматический / таламический вход при t = 0 (стимул, как на рис. 1 B ).( B ) Пример растрового графика (вверху) и PSTH (внизу) для ответа на соматический ввод в микросхемах из N = 150 клеток, все из которых получают кратковременный надпороговый соматический ввод при t = 0. ( C ) То же, что и в ( B ), за исключением того, что были удалены апикальные дендритные каналы Na ⁺ в смоделированных клетках (обозначены: -a.Na). ( D ) Частота ответа клеток в микросхемах размером N = 1–150 клеток, в контрольных условиях, как в ( B ) (черная кривая), и при удалении определенных апикальных дендритных каналов (высоковольтно-управляемые Ca ²⁺ каналов, зеленая кривая; Ca ²⁺ каналов, управляемых высоким и низким напряжением, красная кривая; каналы Na ⁺ , фиолетовая кривая) или рецепторов NMDA на базальных и апикальных дендритах (синяя кривая) .Мгновенную скорость измеряли во временном окне 50 мс после появления стимула.

Рисунок 2.

Модуляция скорости ответа за счет повторяющейся активности и дендритной возбудимости. ( A ) Пример растрового графика (вверху) и PSTH (внизу) активации одиночных (несвязанных) клеток в ответ на кратковременный надпороговый соматический / таламический вход при t = 0 (стимул, как на рис. 1 B ). ( B ) Примерный растровый график (вверху) и PSTH (внизу) для ответа на соматический ввод в микросхемах из N = 150 клеток, все получают кратковременный надпороговый соматический ввод при t = 0.( C ) То же, что и в ( B ), за исключением того, что были удалены апикальные дендритные каналы Na ⁺ в смоделированных клетках (обозначены: -a.Na). ( D ) Частота ответа клеток в микросхемах размером N = 1–150 клеток, в контрольных условиях, как в ( B ) (черная кривая), и при удалении определенных апикальных дендритных каналов (высоковольтно-управляемые Ca ²⁺ каналов, зеленая кривая; Ca ²⁺ каналов, управляемых высоким и низким напряжением, красная кривая; каналы Na ⁺ , фиолетовая кривая) или рецепторов NMDA на базальных и апикальных дендритах (синяя кривая) .Мгновенную скорость измеряли во временном окне 50 мс после появления стимула.

Чтобы определить степень влияния дендритной возбудимости на активность микросхемы, мы исследовали аналогичные микросхемы, в которых были удалены определенные дендритные каналы или рецепторы NMDA. Мы отмечаем, что удаление рецепторов NMDA было сделано путем установки постоянных времени нарастания и затухания компонента NMDA в возбуждающем синапсовом механизме как бесконечно малые. Кроме того, когда мы удалили рецепторы NMDA, мы увеличили максимальную возбуждающую проводимость, чтобы спонтанные скорости оставались неизменными.Удаление дендритных каналов Na ⁺ существенно снизило длительное увеличение сетевой активности после первого индуцированного спайка, так что средний ответ в микросхемах из N = 150 клеток составил 24,7 ± 1 Гц (рис. 2 C ), только немного выше, чем отклик неподключенных ячеек (22,1 ± 0,7 Гц). Удаление дендритных каналов Ca ²⁺ уменьшило ответ микросхемы до 41,1 ± 2,8 Гц (рис. 2 D , красная кривая), что на 13% меньше скорости по сравнению с контрольными условиями (см. Выше).Удаление только высоковольтно-активированных дендритных каналов Ca ²⁺ привело к аналогичному эффекту (рис.2 D , зеленая кривая), тогда как удаление низковольтно-активированных дендритных каналов Ca ²⁺ не имело значительного эффекта ( не показано). Блокирование каналов Na ⁺ или рецепторов NMDA имело аналогичный эффект, отменяя длительное увеличение сетевой активности после второго спайка (рис. 2 D , фиолетовый и синий, соответственно). Эта ограниченная повторяющаяся активность в микросхемах с невозбужденными дендритами ожидается из-за их небольшого размера и низкой вероятности соединения между клетками, а также поскольку все TTC в подключенной сети получают одновременный соматический ввод (как один дополнительный всплеск), который не может эффективно распространяться через сеть из-за рефрактерности во всех клетках после этого всплеска.Отметим, что удаление дендритных каналов Ca ²⁺ и Na ⁺ уменьшало спонтанное возбуждение (2,6 ± 0,5 Гц по сравнению с 4,3 ± 1,5 Гц в контрольных условиях в микросхемах из 150 клеток). Однако обе эти нормы были в пределах физиологического диапазона (см. Материалы и методы). Мы также отмечаем, что вариабельность реакции или скорости спонтанного возбуждения наблюдалась in vivo (Heimel et al. 2005).

Повторяющаяся активность и дендритная возбудимость в микросхемах N = 150 клеток с полностью возбудимыми дендритами привели к частоте ответа, равной 2.В 3 раза больше, чем скорость отклика одиночных (несвязанных) клеток без дендритных каналов Na ⁺ (47,1 ± 3,9 Гц против 20,3 ± 0,4 Гц, рис. 2 D ). Скорость отклика увеличивалась сверхлинейно в зависимости от количества ячеек в микросхеме (рис. 2 D , черная кривая), но лишь немного увеличивалась с увеличением количества ячеек в микросхемах с невозбужденными дендритами (рис. 2 D , рис. фиолетовые или синие кривые). Взятые вместе, эти результаты демонстрируют, что как возбудимость дендритов, так и рекуррентная активность микросхем способствовали наблюдаемой модуляции скорости ответа.Из Рисунка 2 D очевидно, что дендритная нелинейность играет главную роль в усилении сетевой активности после одновременной надпороговой соматической стимуляции (имитирующей кратковременный перисоматический таламический сигнал).

Мы дополнительно исследовали участие дендритных потенциал-зависимых ионных каналов и NMDA-рецепторов в формировании ответной реакции сети, исследуя следы дендритного и соматического напряжения в микросхемах N = 150 клеток. Для образцовой ячейки (рис.3 A ) в контрольных условиях после кратковременного соматического / таламического воздействия наблюдалась большая деполяризация на главной апикальной бифуркации, которая длилась ~ 70 мс после окончания соматического стимула. Эта дендритная деполяризация обычно сопровождалась всплеском 2 дополнительных спайков в соме. Дендритная деполяризация была порядка величины и продолжительности спайков Ca ²⁺ во время срабатывания BAC, наблюдаемых in vitro (Larkum et al. 1999, 2004; Hay et al. 2011). Добавление 2 соматических спайков с коротким интервалом между спайками (<30 мс) также было типичным для активации ВАС.Когда дендритные каналы Ca ²⁺ были удалены, дендритная деполяризация значительно уменьшилась, как и один из дополнительных соматических всплесков Na ⁺ (рис. 3 B ), тем самым подтверждая, что дендритная деполяризация и увеличение соматического ответа частично опосредуются потенциалозависимыми дендритными каналами Ca ²⁺ . Когда NMDA-рецепторы также были удалены, дендритная деполяризация исчезла, а вместе с ней и дополнительный соматический спайк Na ⁺ (рис.3 С ). Оставшаяся деполяризация дендритов произошла из-за ВПСП, исходящих от микросхемы. Удаление только дендритных каналов Na ⁺ было достаточным для устранения дендритной деполяризации и соматических шипов (рис. 3 D ). Взятые вместе, эти результаты показывают, что в контрольных условиях BAP (опосредованный дендритными Na ⁺ каналами) запускает деполяризацию NMDA и срабатывание BAC, что согласуется с недавними исследованиями (Larkum et al. 2009).

Рисунок 3.

Отклик микросхемы связан с сильной дендритной нелинейностью. ( A ) Следы напряжения на соме (черный) и на апикальной главной бифуркации (650 мкм от сомы, красный цвет, см. Схему на рис. 1 B ) образцовой ячейки. Ячейка была частью микросхемы размером N = 150 ячеек, получая кратковременный надпороговый соматический ввод на все ячейки схемы в контрольных условиях. Соматический стимул при t = 0 обозначен черной полосой под кривой. Область под ответом дендритного напряжения, для t = 0–50 мс, заштрихована красным.( B — D ) То же, что ( A ), но для случаев, когда были удалены дендритные каналы Ca ²⁺ ( B ), а также были удалены рецепторы NMDA ( C ), или были удалены только дендритные каналы Na ⁺ ( D ). ( E ) Распределение интеграла деполяризации мембраны в апикальной главной бифуркации во временном окне 50 мс во всех ячейках из микросхем из 150 ячеек из 4 различных рандомизированных симуляций ( n = 600 ячеек для каждой кривой, см. Материалы и методы), получая одновременный соматический ввод, в контрольных условиях (сплошная черная кривая), когда были удалены дендритные каналы Ca ²⁺ (красная кривая), когда также были удалены каналы NMDA (синяя кривая) или когда был удален только дендритный Na ⁺ каналов удалены (фиолетовая кривая).Распределение неподключенных ячеек в контрольных условиях показано пунктирной черной кривой ( n = 400 ячеек). Бимодальное распределение для сплошной черной кривой указывает на нелинейные дендритные события.

Рисунок 3.

Отклик микросхемы включает сильные дендритные нелинейности. ( A ) Следы напряжения на соме (черный) и на апикальной главной бифуркации (650 мкм от сомы, красный цвет, см. Схему на рис. 1 B ) образцовой ячейки. Ячейка была частью микросхемы размером N = 150 ячеек, получая кратковременный надпороговый соматический ввод на все ячейки схемы в контрольных условиях.Соматический стимул при t = 0 обозначен черной полосой под кривой. Область под ответом дендритного напряжения, для t = 0–50 мс, заштрихована красным. ( B — D ) То же, что ( A ), но для случаев, когда были удалены дендритные каналы Ca ²⁺ ( B ), а также были удалены рецепторы NMDA ( C ), или были удалены только дендритные каналы Na ⁺ ( D ). ( E ) Распределение интеграла деполяризации мембраны в апикальной главной бифуркации во временном окне 50 мс во всех ячейках из микросхем из 150 ячеек из 4 различных рандомизированных симуляций ( n = 600 ячеек для каждой кривой, см. Материалы и методы), получая одновременный соматический ввод, в контрольных условиях (сплошная черная кривая), когда были удалены дендритные каналы Ca ²⁺ (красная кривая), когда также были удалены каналы NMDA (синяя кривая) или когда был удален только дендритный Na ⁺ каналов удалены (фиолетовая кривая).Распределение неподключенных ячеек в контрольных условиях показано пунктирной черной кривой ( n = 400 ячеек). Бимодальное распределение для сплошной черной кривой указывает на нелинейные дендритные события.

Характеризовать вклад и нелинейную природу дендритных явлений труднее в условиях синаптического шума, чем в условиях покоя. Тем не менее, распределение интеграла дендритного напряжения по t = 0–50 мс в микросхемах из 150 клеток, получающих одновременный соматический ввод, иллюстрирует дендритные события во время сетевой активности (рис.3 E ). В контрольных условиях наблюдалась большая дендритная деполяризация, величина которой в разных клетках имела бимодальное распределение с одним пиком ∼500 мВ мс и другим пиком ∼1300 мВ мс, что указывает на сильное надлинейное дендритное событие в некоторых клетках (рис. 3). E , черная кривая). Особенно большие интегральные значения (> 800 мВ мс) наблюдались в 55% клеток и отражали дендритную деполяризацию с продолжительностью и величиной, типичными для всплесков Ca ²⁺ , таких как показано на рисунке 3 A .По-видимому, для этих клеток входные условия (как пространственные, так и временные) оказались благоприятными для запуска сильных дендритных нелинейностей. Когда дендритные каналы Ca ²⁺ были удалены, распределение дендритного интеграла напряжения было унимодальным и в среднем 700 мВ мс (рис. 3 E , красная кривая). Когда NMDA-рецепторы также были удалены или когда были удалены только дендритные ионные каналы Na ⁺ , среднее значение деполяризации дендритов снизилось до 100 мВ мс и никогда не было> 700 мВ мс, что указывает на слабое и по существу линейное электрическое поведение дендритов (рис.3 E , синие и фиолетовые кривые соответственно). Для несвязанных клеток, где не было значительной активности за пределами индуцированного соматического спайка (рис. 2 A ), большинство клеток демонстрировали одномодальное распределение интеграла дендритного напряжения с центром ~ 100 мВ мс. Большая дендритная деполяризация происходила только в редких случаях в несвязанных клетках (в <3% клеток), когда самого фонового ввода оказывалось достаточно для запуска активации ВАС (рис. 3 E , пунктирная черная кривая).

Поскольку не все клетки в корковой цепи, вероятно, будут получать таламический вход в одно и то же время, мы исследовали влияние временного шума во входных данных на наши результаты, применив случайный джиттер в 10 мс к началу соматического стимула. (т.е. начало может быть в любой момент времени между t = 0 и t = 10 мс). Рис. 4 A показывает растровый график и PSTH в микросхемах из 150 ячеек в этом зашумленном состоянии. Явное отличие от состояния отсутствия шума (рис.2 B ) было отсутствие равномерного пика по всем клеткам в момент времени t = 0 мс, поскольку соматический стимул мог произойти где угодно между 0 и 10 мс. Скорость ответа в микросхемах из 150 клеток была в 2,1 раза больше, чем скорость ответа изолированных клеток без дендритных каналов Na ⁺ (43,2 ± 2,8 Гц против 20,5 ± 0,4 Гц, рис. 4 B ). Следовательно, даже при временном шуме на входе таламуса модуляция скорости отклика из-за дендритных нелинейностей и повторяющейся сетевой активности оставалась устойчивой и аналогичной по величине усилению в контрольных условиях (без джиттера).Как и раньше, вклад как дендритной возбудимости, так и рекуррентной связности был необходим для наблюдаемой модуляции, поскольку ответ был низким в отдельных клетках или в микросхемах клеток с невозбужденными дендритами (сравните Фиг.2 D и 4 B ). Дендритные нелинейности и срабатывание BAC также происходили в условиях зашумленного входа, что продемонстрировано бимодальным распределением интеграла дендритной деполяризации (рис. 4 C , сплошная черная кривая). Доля клеток, демонстрирующих большую дендритную деполяризацию (дендритный интеграл> 800 мВ мс), была немного уменьшена, 44% по сравнению с 55% в случае отсутствия дрожания (см. Выше).Как и в случае отсутствия дрожания, удаление дендритных каналов Ca ²⁺ устраняет срабатывание BAC в связанных клетках (рис. 4 C , красная кривая), а удаление дендритных каналов Na ⁺ устраняет дендритную деполяризацию (рис. 4 C). , пурпурная кривая). Точно так же для нестабильного входа неподключенные ячейки (размер микросхемы N = 1) показали лишь незначительную модуляцию скорости ответа из-за дендритной возбудимости (рис.4 B ) и обычно не проявляли срабатывания BAC или деполяризации NMDA (рис.4 C , пунктирная черная кривая).

Рисунок 4.

Модуляция отклика сети за счет повторяющейся активности и возбудимости дендритов устойчива к временному шуму на входе таламуса. ( A ) Растровый график (вверху) и PSTH (внизу) для микросхем из 150 клеток, получающих короткий надпороговый соматический ввод, со случайным джиттером 0–10 мс в начале соматического стимула. ( B ) Ответ клеток в микросхемах размером N = 1–150, получающих соматический ввод с джиттером 0–10 мс, в контрольных условиях (черная кривая) и при дендритных каналах Ca ²⁺ или Na ⁺ были удалены (красная и пурпурная кривые).( C ) Распределение интеграла напряжения на главной апикальной бифуркации во всех ячейках от микросхем из 150 ячеек ( n = 600), получающих дрожащий соматический вход, в контрольных условиях (сплошная черная кривая) и при дендритном Ca ^{2+ Каналы} или Na ⁺ были удалены (красные и фиолетовые кривые). Распределение дендритного интеграла для несвязанных ячеек представлено пунктирной черной кривой ( n = 400).

Рисунок 4.

Модуляция отклика сети за счет повторяющейся активности и дендритной возбудимости устойчива к временному шуму на входе таламуса.( A ) Растровый график (вверху) и PSTH (внизу) для микросхем из 150 клеток, получающих короткий надпороговый соматический ввод, со случайным джиттером 0–10 мс в начале соматического стимула. ( B ) Ответ клеток в микросхемах размером N = 1–150, получающих соматический ввод с джиттером 0–10 мс, в контрольных условиях (черная кривая) и при дендритных каналах Ca ²⁺ или Na ⁺ были удалены (красная и пурпурная кривые). ( C ) Распределение интеграла напряжения на главной апикальной бифуркации во всех ячейках от микросхем из 150 ячеек ( n = 600), получающих дрожащий соматический вход, в контрольных условиях (сплошная черная кривая) и при дендритном Ca ^{2+ Каналы} или Na ⁺ были удалены (красные и фиолетовые кривые).Распределение дендритного интеграла для несвязанных ячеек представлено пунктирной черной кривой ( n = 400).

Мы также исследовали случай, когда только часть микросхем из 150 клеток получила таламический ввод (рис. 5). В полностью возбудимой сети скорость ответа линейно увеличивалась с количеством активированных клеток (рис. 5 B ). Рисунок 5 B также показывает, что дендритная нелинейность проявляется даже тогда, когда небольшой процент клеток активируется через таламический вход (сравните черные и цветные линии).

Рисунок 5.

Ответ микросхемы на частичный таламический ввод. ( A ) Пример растрового графика (вверху) и PSTH (внизу) для ответа на соматический / таламический вход, заданный 60% клеток в микросхемах, состоящих из 150 клеток. ( B ) Скорость ответа в микросхемах из 150 клеток в зависимости от процента стимулированных клеток в контрольных условиях (черная кривая) и при удалении дендритных каналов Ca ²⁺ или Na ⁺ (красный и фиолетовый кривые).

Рисунок 5.

Ответ микросхемы на частичный таламический ввод. ( A ) Пример растрового графика (вверху) и PSTH (внизу) для ответа на соматический / таламический вход, заданный 60% клеток в микросхемах, состоящих из 150 клеток. ( B ) Скорость ответа в микросхемах из 150 клеток в зависимости от процента стимулированных клеток в контрольных условиях (черная кривая) и при удалении дендритных каналов Ca ²⁺ или Na ⁺ (красный и фиолетовый кривые).

Вычислительные последствия модуляции ответа из-за дендритной возбудимости и повторяющейся активности, изображенные выше, могут быть использованы для усиления и / или формирования селективности ответа кортикальных клеток на вход таламуса (Douglas et al. 1995; Liu et al. 2007; Ли, Ли и др., 2013 г .; Ли, Ибрагим и др., 2013 г .; Лиен, Сканциани, 2013 г.). Мы исследовали эти возможности, используя нашу сеть TTCs, имитируя визуальный ввод различных ориентаций, поступающих из таламуса. Различные визуальные ориентации эмулировались путем изменения амплитуды короткого (5 мс) импульса, представляющего таламический вход (см. Материалы и методы).В контрольных условиях с возбудимыми дендритами ответ в микросхемах из 150 клеток был усилен в 2,3 раза по сравнению с ответом одиночных несвязанных клеток (фиг. 6 A , сплошные кривые против пунктирных черных кривых). Однако не было изменений в селективности (в форме кривой настройки) ячеек (фиг. 6 B , сплошные и пунктирные черные кривые). А именно, сеть имела мультипликативный эффект, который масштабировал кривую настройки одинаково для всех входных углов.

Рисунок 6.

Дендритная возбудимость и повторяющаяся активность усиливают ответ на таламический вход, сохраняя при этом избирательность. ( A ) Средний ответ в микросхемах из 150 клеток (сплошные кривые) или в несвязанных клетках (пунктирная черная кривая) на различные амплитуды соматических импульсов, отражающих различные ориентации стимулов (см. Материалы и методы). Контрольные условия изображены черными кривыми, тогда как цветные кривые соответствуют случаям, когда дендритные каналы Ca ²⁺ или Na ⁺ , а также рецепторы NMDA были удалены.( B ) Кривые нормализованного отклика взяты из ( A ). ( C ) Вероятность больших дендритных деполяризаций в микросхемах из 150 клеток увеличивалась с ориентацией стимула в сторону предпочтительной ориентации (90 °). Большая дендритная деполяризация была определена как случай, когда интеграл дендритного напряжения на главной апикальной бифуркации составлял> 800 мВ мс. ( D ) Прогнозируемая скорость ответа в микросхемах из 150 клеток, основанная на вероятности получения большой дендритной деполяризации, как функция ориентации (приведенная в C ) показана зеленой линией.Пурпурная и черная кривые такие же, как у ( A ).

Рисунок 6.

Дендритная возбудимость и рекуррентная активность усиливают ответ на таламический вход, сохраняя при этом избирательность. ( A ) Средний ответ в микросхемах из 150 клеток (сплошные кривые) или в несвязанных клетках (пунктирная черная кривая) на различные амплитуды соматических импульсов, отражающих различные ориентации стимулов (см. Материалы и методы). Контрольные условия изображены черными кривыми, тогда как цветные кривые соответствуют случаям, когда дендритные каналы Ca ²⁺ или Na ⁺ , а также рецепторы NMDA были удалены.( B ) Кривые нормализованного отклика взяты из ( A ). ( C ) Вероятность больших дендритных деполяризаций в микросхемах из 150 клеток увеличивалась с ориентацией стимула в сторону предпочтительной ориентации (90 °). Большая дендритная деполяризация была определена как случай, когда интеграл дендритного напряжения на главной апикальной бифуркации составлял> 800 мВ мс. ( D ) Прогнозируемая скорость ответа в микросхемах из 150 клеток, основанная на вероятности получения большой дендритной деполяризации, как функция ориентации (приведенная в C ) показана зеленой линией.Пурпурная и черная кривые такие же, как у ( A ).

Мы количественно оценили селективность в каждом случае, используя полуширину на полувысоте, которая характеризует селективность вокруг предпочтительной ориентации; а также использовали индекс селективности, который является более глобальным показателем селективности (см. Материалы и методы). В обоих случаях ячейки имели среднюю полуширину настройки на полувысоте 29 °, вокруг предпочтительного угла (произвольно назначенного равным 90 °). Индекс селективности был несколько меньше в неподключенных ячейках по сравнению с микросхемами из 150 ячеек (0.45 против 0,53 соответственно) из-за уменьшения разницы между нормализованными ответами на предпочтительную и нулевую ориентации.

Интересно, что когда дендритные каналы Na ⁺ были удалены, усиление было отменено, а средняя кривая настройки в ячейках микросхем 150 была расширена неоднородным образом (рис. 6 A , B , фиолетовая кривая). Центральная часть кривой (вокруг предпочтительной ориентации) выровнялась, в результате чего микросхема реагировала одинаково на все углы от 70 ° до 110 °.Полуширина перестройки на полувысоте увеличилась с 29 ° до 39 °. Общий индекс селективности в этом случае был лишь незначительно снижен (0,48 по сравнению с 0,53 в контроле) из-за резкости кривой. Следовательно, удаление возбудимых каналов из дендритов в микросхемах из 150 ячеек привело к общему снижению селективности на 35%, а также к полному устранению селективности для углов в пределах 20 ° от исходной предпочтительной ориентации. Напротив, удаление дендритных каналов в отдельных несвязанных клетках не изменило их селективности (не показано).Небольшое и широкое усиление из-за повторяющейся активности микросхемы в случае удаленных дендритных каналов Na ⁺ выравнивается на ∼22 Гц (рис. 6 A , фиолетовая кривая). Таким образом, повторяющаяся активность привела к пороговому значению всех клеток, в которых нежелательные углы (более слабые таламические стимулы) были недостаточны для запуска возбуждения, в результате все клетки микросхемы запускали один AP (что эквивалентно средней скорости ответа ~ 20 Гц в Временное окно 50 мс) для широкого диапазона углов от предпочтительной ориентации.Как отмечалось выше, одна рекуррентная активность (без дендритной возбудимости) не была эффективной для запуска более одного спайка на клетку из-за рефрактерности спайков и низкой вероятности соединений между клетками в микросхеме. Следовательно, при усилении ответа кортикальными микросхемами дендритная возбудимость имела решающее значение для увеличения скорости ответа таким образом, чтобы поддерживать селективность стимула, индуцированную в отдельных клетках. Удаление дендритных каналов Ca ²⁺ частично уменьшило усиление и увеличило ширину перестройки (рис.6 A , B , красная кривая), тогда как удаление рецепторов NMDA еще больше расширило ширину настройки до такой же степени, что и при удалении дендритных каналов Na ⁺ (Рис.6 A , B , синяя кривая ). В этом случае верхняя часть кривой не была плоской, что указывает на то, что дендритные каналы Na ⁺ вносят непосредственный вклад в усиление соматического ответа вблизи предпочтительных ориентаций.

Участие дендритной возбудимости в противодействии широкой амплификации из-за рекуррентной активности также было очевидно из связи между вероятностью достижения большой дендритной деполяризации (интеграл дендритного напряжения> 800 мВ мс, либо через возбуждение NMDA или BAC) и ориентацией стимула в микросхемы из 150 ячеек (рис.6 С ). При предпочтительной ориентации (90 °) вероятность достижения большой дендритной деполяризации составляла 55% и почти линейно снижалась до низкой вероятности 1% при ориентациях дальше 45 ° от предпочтительной ориентации. Это указывало на то, что возбудимость дендритов усиливала ответ в большей степени, поскольку ориентация стимула была ближе к предпочтительной ориентации. Действительно, если предположить, что во время срабатывания BAC произойдет выброс из 3 AP, прогнозируемая скорость реакции из-за этого увеличения вероятности большой дендритной деполяризации хорошо учитывала резкую селективность по сравнению с таковой в случае невозбудимых дендритов (рис.6 D , зеленая линия против фиолетовой).

Моделирование таламического входа с использованием соматического тока в форме ВПСП (а не короткого импульса тока) с постоянной времени затухания 5 мс (Константинополь и Бруно, 2013) или замена соматического стимула комбинацией соматического стимула и дендритного стимула в основная бифуркация существенно не изменила результаты (не показано). Мы отмечаем, что, поскольку эффект усиления примерно пропорционален изменению коэффициента усиления между максимальным и минимальным откликом, величина усиления должна изменяться в зависимости от размера микросхемы, так как скорости отклика показаны на рисунке 2 D .

Обсуждение

Путем анализа повторяющихся микросхем подробных взаимосвязанных клеток с толстыми пучками L5, получающих таламический вход, мы предоставили первое указание на то, что дендритная возбудимость вносит значительный вклад в сетевую модуляцию ответа на восходящий (таламический) вход. Мы показали, что значительная часть этой модуляции опосредована BAP, запускающим нелинейности NMDA, а также активацией BAC (Larkum et al., 1999; Stuart and Hausser, 2001) из-за совпадения спайка, вызванного таламическим входом и интракортикальным (дендритным) вход, возникающий из локальной корковой микросхемы клеток с одинаковым предпочтением стимулов.Мы показываем, что этот усиленный ответ из-за дендритной нелинейности может служить механизмом для линейного умножения таламокортикальных сигналов — усиления ответа на восходящий вход при сохранении селективности клеток (формы их настраиваемой кривой).

Кортикальная амплификация была оценена экспериментально только в возбуждающих клетках из L4. Эти клетки, как известно, не генерируют феномен активации BAC, однако они демонстрируют дендритные шипы NMDA и рекуррентно связаны аналогично L5 TTC (Thomson and Lamy 2007; Lavzin et al.2012). Недавние экспериментальные исследования показали, что повторяющаяся корковая активность увеличивает скорость ответа клеток L4 на таламический вход в 2-3 раза без изменения селективности ответа (Li, Li et al. 2013; Li, Ibrahim et al. 2013; Lien and Scanziani 2013). Вовлечет ли это усиление в L4 всплески NMDA и / или точно настроенное ингибирование (см. Ниже) в дополнение к повторяющейся возбуждающей активности микросхемы, еще предстоит определить. Наше моделирование показывает, что повторяющаяся активность в микросхемах 150 TTC привела к аналогичному увеличению скорости отклика (коэффициент 2.3, неизменная селективность стимула), и что режим по умолчанию этого усиления основан на дендритной нелинейности (срабатывание NMDA и BAC). Микросхемы такого размера были способны обеспечивать дендритный вход, необходимый для запуска BAC-импульса после одиночного соматического всплеска, вызванного таламическим входом. Для усиления были необходимы каналы NMDA и дендритный Na ⁺ . Таким образом, соматический спайк Na ⁺ распространялся обратно в дендриты и суммировался с дендритным входом, поступающим от других клеток микросхемы, вызывая опосредованную NMDA деполяризацию и локальный дендритный спайк Ca ²⁺ , который, в свою очередь, приводил к возникновению высокочастотный всплеск дополнительных всплесков Na ⁺ в соме, как ранее было охарактеризовано in vitro (Larkum et al.1999, 2004). Без дендритной возбудимости небольшие сети из нескольких сотен кортикальных клеток были способны лишь к незначительному и неспецифическому усилению одноклеточного ответа в изолированном состоянии, что увеличивало селективность ответа почти на 40% (рис. 6). Таким образом, наши результаты показывают, что дендритная возбудимость увеличивает вычислительную мощность корковых сетей и, в частности, имеет решающее значение для повышения активности микросхем с аналогичным предпочтением стимулов при сохранении избирательности ответа.

Участие активной дендритной проводимости в корковой динамике также предсказано недавними исследованиями потенциала локального поля в смоделированном крупномасштабном кортикальном контуре (Reimann et al. 2013). Будущие достижения в экспериментальных методах должны позволить избирательно блокировать дендритную возбудимость в неповрежденном мозге и, таким образом, проверить наши прогнозы относительно мультипликативной роли дендритной возбудимости. Мы отмечаем, что этот режим корковой модуляции может быть эффективно настроен с помощью целевого дендритного ингибирования, например, ингибирования, которое предпочтительно блокирует дендритный спайк Ca ²⁺ (Gidon and Segev 2012).

Важная роль токов NMDA в модуляции клеточного ответа согласуется с предыдущими исследованиями (Schiller et al. 2000; Losonczy and Magee 2006; Lavzin et al. 2012; Smith et al. 2013). Хотя подавление с прямой связью было достаточным для ограничения микросхем, возможно, что повторяющееся подавление в смоделированной микросхеме может ограничить активность схемы в достаточной степени, что потребует еще большего вовлечения нелинейностей NMDA для усиления срабатывания BAC (Larkum et al.2009 г.). В будущих исследованиях следует изучить эту возможность путем включения повторяющегося ингибирования, такого как интернейроны Мартинотти, которые образуют дисинаптическую петлю с пирамидными клетками (Silberberg and Markram 2007). Мы ожидаем, что основной эффект такого включения потребует активации микросхем большего размера для достижения того же усиления, которое мы наблюдали здесь. В самом деле, большие микросхемы при наших упрощенных симуляциях имели аномально большую частоту спонтанных действий, которая, следовательно, лучше сдерживалась бы повторяющимся торможением.Вдобавок, клетки Мартинотти, нацеленные на пучки, позволят четко модулировать вклад NMDA по сравнению с активацией BAC в вычисления микросхемы.

Детальное понимание сетевой динамики в реальных биологических цепях в значительной степени отсутствует. По этой причине в настоящем исследовании мы построили более простой сетевой модуль, состоящий из локальной возбуждающей микросхемы L5, реально подключенной, при этом упростив вклад более крупной сети, допуская стохастический фоновый вход с разумными возбуждающими и тормозящими фоновыми синапсами, который воспроизводит экспериментально наблюдали самовозгорание в ТТК.В нашем моделировании, как и в предыдущих исследованиях повторяющихся микросхем (Дуглас и др., 1995), фоновое прямое ингибирование было достаточным, чтобы ограничить уровень активности в микросхемах, включающих до 150 клеток. Анатомические и функциональные исследования показывают, что корковая сеть действительно содержит кластеры клеток такого размера (Perin et al. 2011). Поскольку наши микросхемы из 150 клеток произвели амплификацию, аналогичную наблюдаемой экспериментально в L4, возможно, что эффективная локальная кортикальная активация включает такое же количество клеток.Следует изучить участие точно настроенного целевого ингибирования, растормаживания или даже нейромодуляции (Palmer et al. 2012; Haider et al. 2013; Pfeffer et al. 2013; Polack et al. 2013). Будущие теоретические исследования, следовательно, должны увеличить сложность сети, чтобы включить ингибирование обратной связи с помощью смоделированных тормозных клеток (Druckmann et al. 2007). Особый интерес представляют ингибирующие клетки, которые нацелены на дистальные дендриты в TTC и, таким образом, влияют на сцепление между соматическими и дендритными шипами (Murayama et al.2009; Гидон и Сегев 2012). Кроме того, включение рецепторов GABA _B , которые, как было показано, модулируют управляемые по напряжению каналы Ca ²⁺ (Chalifoux and Carter 2011), позволит провести дальнейшее исследование средств точной настройки усиления и вычислений микросхем для Например, переключаясь с полной амплификации на частичную только с помощью NMDA, аналогично тому, что мы показали, блокируя каналы Ca ²⁺ и рецепторы NMDA.

Модуляция ответа была устойчивой к временному дрожанию (10 мс) таламического стимула.Этот таламический джиттер по порядку величины наблюдается в большинстве корковых слоев во время ответа in vivo (Heimel et al. 2005). Действительно, предыдущие исследования показывают, что высокосинхронный вход таламуса (Bruno and Sakmann, 2006) приводит к синхронному внутрикортикальному входу (Bruno 2011) и не должен вызывать большого дрожания. Устойчивость наших результатов в реалистичных шумных условиях указывает на устойчивость усиления ВПСП с помощью BAP, а также срабатывания BAC в таких ожидаемых нестабильных условиях в неповрежденном мозге и дополняет экспериментальные оценки временного окна 20-30 мс, в котором совпадающие ( соматические плюс дендритные) стимулы снижают порог генерации дендритного шипа Ca ²⁺ (Larkum et al.1999, 2004).

Было высказано предположение, что совпадение восходящего (таламического) входа и дендритного входа (происходящего как из локального контура, так и из других областей коры головного мозга, Феллеман и Ван Эссен, 1991) в TTCs лежит в основе когнитивных ассоциаций и перцептивного связывания внешних сенсорных сигналов. входы и внутренние корковые представления через дендритные нелинейности (Felleman and Van Essen 1991; Larkum 2012). Наше моделирование показывает, что повторяющаяся активность в локальных кортикальных микросхемах, состоящих из 50–150 TTCs, обеспечивает достаточный совпадающий дендритный вход для запуска дендритных нелинейностей и, таким образом, значительно модулирует восходящий сигнал.Более того, замена соматического стимула комбинацией соматического стимула и дендритного стимула на главной бифуркации не изменила наши результаты (не показаны). В будущих исследованиях следует изучить, как нисходящий дендритный вход из других областей коры головного мозга может способствовать этой модуляции, возможно, за счет снижения порога срабатывания дендритной нелинейности (Larkum et al. 2009) и тем самым увеличения мощности усиления для данного размера микросхемы.

Финансирование

Это исследование финансировалось Израильским научным фондом, проектным фондом EPFL для проекта Blue Brain Project, внутренней стипендией Э.Хэй из Междисциплинарного центра нейронных вычислений и Благотворительного фонда Гэтсби. Средства на оплату публикации в открытом доступе для этой статьи были предоставлены из вышеуказанных источников.

Банкноты

Конфликт интересов : Не объявлен.

Список литературы

.

2010

Подслойные микросхемы кортикоспинальных и кортикостриатных нейронов моторной коры

Nat Neurosci

13

739

744

.

1995

Теория настройки ориентации зрительной коры

Proc Natl Acad Sci USA

92

3844

3848

.

2004

Количественная карта цепи первичной зрительной коры кошки

Дж. Neurosci

24

8441

8453

.

2011

Синхронность в ощущении

Curr Opin Neurobiol

21

701

708

.

2006

Кора головного мозга управляется слабыми, но синхронно активными таламокортикальными синапсами

Наука

312

1622

1627

.

2011

Нейронная динамика как выборка: модель для стохастических вычислений в рекуррентных сетях импульсных нейронов

PLoS Comput Biol

7

e1002211

.

2009

Вычисления, зависящие от состояния: пространственно-временная обработка в корковых сетях

Нат Рев Neurosci

10

113

125

.

2006

Книга НЕЙРОН

Кембридж, Великобритания

/

Нью-Йорк

Cambridge University Press

.

2011

Модуляция рецептором GABAB чувствительных к напряжению кальциевых каналов в шипах и дендритах

Дж. Neurosci

31

4221

4232

.

1999

Сложные клетки как простые клетки с кортикальной амплификацией

Nat Neurosci

2

277

282

.

2013

Глубокие корковые слои активируются непосредственно таламусом

Наука

340

1591

1594

.

2011

Эффекты и механизмы бодрствования на локальные корковые сети

Нейрон

69

1061

1068

.

2007

Слоистая и специфичная для клеточного типа надпороговая репрезентация стимула в первичной соматосенсорной коре крыс

Дж. Физиол

581

139

154

.

1994

Синтез моделей возбудимых мембран, синаптической передачи и нейромодуляции с использованием общего кинетического формализма

Дж. Comput Neurosci

1

195

230

.

1995

Рекуррентное возбуждение в контурах неокортекса

Наука

269

981

985

.

2007

Картирование матрицы: пути неокортекса

Нейрон

56

226

238

.

2004

Нейронные цепи неокортекса

Анну Рев Neurosci

27

419

451

.

2007

Новая структура многоцелевой оптимизации для ограничения моделей нейронов на основе проводимости экспериментальными данными

Фронт Neurosci

1

7

18

.

1991

Распределенная иерархическая обработка в коре головного мозга приматов

Cereb Cortex

1

1

47

.

2007

Постнатальное развитие синаптической передачи в локальных сетях пирамидных нейронов L5A соматосенсорной коры головного мозга крыс

Дж. Физиол

585

103

116

.

2002

Кодирование временной информации синапсами, зависящими от активности

Дж Нейрофизиол

87

140

148

.

2010

Динамика мембранного потенциала ГАМКергических нейронов в бочкообразной коре головного мозга мышей

Нейрон

65

422

435

.

2012

Принципы действия синаптического торможения в дендритах

Нейрон

75

330

341

.

1979

Морфология и интракортикальные проекции функционально охарактеризованных нейронов зрительной коры головного мозга кошки

Природа

280

120

125

.

2000

Принципы организации разнообразных ГАМКергических интернейронов и синапсов в неокортексе

Наука

287

273

278

.

2013

Торможение доминирует над сенсорными реакциями в бодрствующей коре головного мозга

Природа

493

97

100

.

2011

Модели пирамидных клеток неокортикального слоя 5b, обладающие широким спектром дендритных и перисоматических активных свойств

PLoS Comput Biol

7

e1002107

.

2005

Ламинарная организация свойств ответа в первичной зрительной коре серого белка ( Sciurus carolinensis )

Дж Нейрофизиол

94

3538

3554

.

2010

Биологически реалистичная корковая модель управления движением глаз при чтении

Psychol Rev

117

808

830

.

2007

Модель микросхемы лобных полей глаза

Дж. Neurosci

27

9341

9353

.

1999

Динамика дендритного кальция in vivo в пирамидных нейронах глубокого слоя коры

Nat Neurosci

2

989

996

.

1992

Активация и десенсибилизация активированных глутаматом каналов, обеспечивающих быстрые возбуждающие синаптические токи в зрительной коре

Нейрон

9

991

999

.

2004

ModelDB: база данных для поддержки вычислительной нейробиологии

Дж. Comput Neurosci

17

7

11

.

2006

Кортикальные сети прямой связи для связывания различных потоков сенсорной информации

Nat Neurosci

9

1472

1473

.

2011

Функциональная специфика локальных синаптических связей в неокортикальных сетях

Природа

473

87

91

.

2012

Клеточный механизм корковых ассоциаций: принцип организации коры головного мозга

Trends Neurosci

36

141

151

.

2009

Синаптическая интеграция в пучковые дендриты пирамидных нейронов слоя 5: новый объединяющий принцип

Наука

325

756

760

.

2004

Нисходящий дендритный вход увеличивает усиление пирамидных нейронов слоя 5

Cereb Cortex

14

1059

1070

.

2002

Передача сигналов слоя 1 и вызванных усами потенциалов действия Ca ²⁺ и Na ⁺ в дистальных и концевых дендритах пирамидных нейронов неокортекса крысы in vitro и in vivo

Дж. Neurosci

22

6991

7005

.

1999

Новый клеточный механизм для связывания входов, поступающих в разные слои коры

Природа

398

338

341

.

2012

Нелинейная дендритная обработка определяет угловую настройку нейронов бочкообразной коры in vivo

Природа

490

397

401

.

2013

Линейное преобразование таламокортикального входа путем внутрикортикального возбуждения

Nat Neurosci

16

1324

1330

.

2013

Интракортикальное умножение таламокортикальных сигналов в слуховой коре мышей

Nat Neurosci

16

1179

1181

.

2013

Настроенное таламическое возбуждение усиливается зрительными кортикальными контурами

Nat Neurosci

16

1315

1323

.

2009

Кортикальная схема, реализующая графические модели

Нейронные вычисления

21

3010

3056

.

2007

Определение настройки корковой частоты с помощью схемы повторяющегося возбуждения

Nat Neurosci

10

1594

1600

.

2006

Интегративные свойства радиальных косых дендритов в пирамидных нейронах СА1 гиппокампа

Нейрон

50

291

307

.

1997

Физиология и анатомия синаптических связей между толстыми пучками пирамидных нейронов в развивающемся неокортексе крысы

Дж. Физиол

500

(Pt 2)

409

440

.

2010

Тип клеток таламической иннервации в колонке вибриссальной коры крыс

Cereb Cortex

20

2287

2303

.

2009

Дендритное кодирование сенсорных стимулов, контролируемых глубокими кортикальными интернейронами

Природа

457

1137

1141

.

2012

Усиление контроля на шестом уровне в корковых цепях зрения

Природа

483

47

52

.

2012

Клеточная основа межполушарного ингибирования, опосредованного ГАМК (В)

Наука

335

989

993

.

2014

Шипы NMDA усиливают генерирование потенциала действия во время сенсорного ввода

Nat Neurosci

17

383

390

.

2013

Индукция и модуляция постоянной активности в слое V микросхемы PFC модели

Передние нейронные цепи

7

161

.

2011

Принцип синаптической организации групп корковых нейронов

Proc Natl Acad Sci USA

108

5419

5424

.

2013

Ингибирование торможения в зрительной коре: логика связей между молекулярно различными интернейронами

Nat Neurosci

16

1068

1076

.

2013

Клеточные механизмы модуляции усиления в зависимости от состояния мозга в зрительной коре

Nat Neurosci

16

1331

1339

.

2004

Вычислительные субъединицы в тонких дендритах пирамидных клеток

Nat Neurosci

7

621

627

.

2009

Кодирование и декодирование пакетов с помощью пиков NMDA в базальных дендритах пирамидных нейронов 5-го слоя

Дж. Neurosci

29

11891

11903

.

2012

Внутреннее морфологическое разнообразие пирамидных нейронов слоя 5 с толстыми пучками обеспечивает устойчивые и инвариантные свойства in silico синаптических связей

Дж. Физиол

590

737

752

.

2013

Биофизически подробная модель неокортикальных локальных потенциалов поля предсказывает критическую роль активных мембранных токов

Нейрон

79

375

390

.

1999

Переключатель развития при краткосрочной модификации унитарных ВПСП, вызванных в пирамидных нейронах 2/3 и 5 слоя неокортекса крысы

Дж. Neurosci

19

3827

3835

.

2006

Свойства и значение шипов NMDA в пирамидных клетках неокортекса

Дж. Neurosci

26

6704

6715

.

2002

Ориентационная селективность у макаки V1: разнообразие и ламинарная зависимость

Дж. Neurosci

22

5639

5651

.

1996

Электрофизиологическое картирование опосредованного рецепторами GABAA ингибирования в соматосенсорной коре взрослых крыс

Дж Нейрофизиол

75

1589

1600

.

2007

Моделирование модуля слой 4-слой 2/3 одного столбца в неокортексе крысы: переплетение экспериментальных наблюдений in vitro и in vivo

Proc Natl Acad Sci USA

104

16353

16358

.

2000

NMDA-шипы в базальных дендритах кортикальных пирамидных нейронов

Природа

404

285

289

.

2001

Опосредованные рецептором NMDA дендритные шипы и совпадающее усиление сигнала

Curr Opin Neurobiol

11

343

348

.

2007

Дисинаптическое ингибирование пирамидных клеток коры неокортекса, опосредованное клетками Мартинотти

Нейрон

53

735

746

.

2013

Дендритные шипы повышают избирательность стимулов в корковых нейронах in vivo

Природа

503

115

120

.

2005

Сильно неслучайные особенности синаптической связности в локальных корковых цепях

ПЛоС Биол

3

e68

.

2001

Обнаружение дендритных совпадений ВПСП и потенциалов действия

Nat Neurosci

4

63

71

.

1995

Моделирование направленной селективности простых клеток полосатой зрительной коры в рамках канонической микросхемы

Дж. Neurosci

15

6700

6719

.

2009

Взаимодействия путей и синаптическая пластичность в дендритных областях пучков пирамидных нейронов CA1

Нейрон

62

102

111

.

2007

Функциональные карты локальной схемотехники неокортекса

Фронт Neurosci

1

19

42

.

2005

Модель таламокортикальной сети с одной колонкой, демонстрирующая гамма-колебания, сонное веретено и эпилептогенные всплески

Дж Нейрофизиол

93

2194

2232

.

1997

Нейронный код между пирамидными нейронами неокортекса зависит от вероятности высвобождения нейромедиатора

Proc Natl Acad Sci USA

94

719

723

.

2013

Временная синхронность и преобразование мощности гамма-тета в дендритах пирамидных нейронов CA1

Nat Neurosci

16

1812

1820

.

2007

Сходство и разнообразие зрительной коры: существует ли объединяющая теория корковых вычислений?

Невролог

13

639

656

.

2007

Зависящая от пути динамика возбуждающей синаптической передачи в интракорковых цепях крыс, зависящая от использования

Дж. Физиол

585

759

777

.

2012

Нелинейная дендритная интеграция сенсорной и моторной информации во время задачи активного зондирования

Природа

492

247

251

.

2005

Мелкомасштабная специфичность корковых сетей зависит от типа тормозных клеток и связности

Nat Neurosci

8

1552

1559

.

2005

Возбуждающие корковые нейроны образуют мелкомасштабные функциональные сети

Природа

433

868

873

© Автор, 2014. Опубликовано Oxford University Press

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) , который разрешает некоммерческое повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. По вопросам коммерческого повторного использования обращайтесь в журналы[email protected]

Расшифровка схем сознания: от локальных микросхем до сетей масштаба мозга | Сеть Neuroscience

Понимание того, как сознание возникает в результате коммуникации между областями мозга, является вопросом первостепенной важности в области нейробиологии в целом и для диагностики и лечения пациентов, страдающих расстройствами сознания (DOC) в частности.Проблему сознания можно рассматривать как фундаментальную (например, «Что такое сознание?» И «Почему у нас есть субъективные, сознательные переживания?»; Такие вопросы называются «жесткой» проблемой сознания [Harnad, 1998]). или более эмпирический (например, «Какие процессы связаны с возникновением и поддержанием сознания?»; это формирует «мягкую» проблему сознания [Harnad, 1998]). В этом обзоре мы стремимся понять (1) как сети мозга на разных уровнях участвуют в обеспечении и поддержании сознательных процессов передачи и обработки информации, связанных с осознанием и бодрствованием, и (2) как эти механизмы связаны с нарушениями сознания. у пациентов с DOC.

Было предложено множество теорий, объясняющих происхождение сознания, от абстрактных и информационных концепций до теорий, основанных на нейрофизиологии. Наиболее распространенные теории сознания имеют общее фундаментальное предположение: обработка информации в сетях человеческого мозга неразрывно связана с сознанием. В недавней статье Дехаена и его коллег этот принцип резюмируется следующим образом (Dehaene, Lau, & Kouider, 2017): «То, что мы называем« сознанием », является результатом определенных типов вычислений по обработке информации, физически реализуемых аппаратными средствами мозга.”

В этом обзоре мы упоминаем три теории, которые кажутся наиболее известными в области исследования сознания. Однако читатель должен знать, что было предложено множество других теорий с разной степенью успеха. В рамках данного обзора, посвященного микро- и макросхемам, задействованным в сознании, мы сосредоточимся на этих трех основных теориях, которые можно связать с такими соображениями о свойствах сети мозга.Три основные теории сознания — это теория интегрированной информации (IIT; Tononi, 2004), гипотеза динамического ядра (DCH; Tononi & Edelman, 1998) и теория глобального рабочего пространства (GWT; Baars, 1988; Dehaene, Kerszberg, & Changeux, 1998; Dehaene, Sergent, & Changeux, 2003). Исторически теория DCH была первой, кто ссылался на понятие обработки информации, связанной с сознанием (Tononi & Edelman, 1998). Эта теория основана на центральной роли функциональных кластеров в таламо-корковой системе и реентерабельных взаимодействиях, при этом высокая интеграция и дифференциация нейрональной активности имеют решающее значение в возникновении сознательных явлений.ИИТ, который представляет собой эволюцию и обобщение DCH, основан на наборе аксиом, из которых вытекают постулаты. IIT также предоставляет вычислимую величину Φ, также называемую интегрированной информацией , которая количественно определяет уровень сознания. В случае ИИТ не было предложено никакого конкретного физиологического субстрата, поскольку эта теория в основном сосредоточена на понимании того, как сознание возникает в результате интеграции информации между несколькими системами. В этой структуре, если объединение подэлементов увеличивает возможности обработки информации больше, чем линейное добавление этих элементов, тогда увеличивается объем интегрированной информации.GWT — это теория теории сознания, которая более напрямую связана с нейрофизиологией и нейроанатомией. Основная гипотеза GWT состоит в том, что информация, связанная с сознательными процессами, доступна в глобальном масштабе в мозгу и что сосуществуют две принципиально разные вычислительные системы: (1) сеть распределенных «локальных» процессоров, работающих параллельно в мозгу («бессознательное »), И (2)« глобальное »рабочее пространство, образованное сетью распределенных взаимосвязанных областей коры головного мозга, участвующих в сознательном восприятии (Baars, 1988).В оставшейся части этого обзора следует проводить различие между понятиями «сознание» и «сознательное восприятие» с точки зрения субъективного опыта. Концепция сознания намного шире, чем сознательное восприятие, и включает, среди прочего, способность запоминать, воспринимать и сообщать, а также чувство самости (Seth, 2018). Сознательное восприятие относится, в частности, к возможности отчетности о фокусе нашего восприятия (Naccache, 2005). Ключевой концепцией здесь является то, что глобальное рабочее пространство состоит из удаленных регионов, плотно связанных глутаматергическими кортико-кортикальными связями, в отличие от сети локальных процессоров, работающих «изолированно» (параллельно).Стоит отметить, что это различие между бессознательными и сознательными процессами недавно было поставлено под сомнение и может быть чрезмерным упрощением (Melnikoff & Bargh, 2018). В GWT сознательное восприятие связано с «зажиганием», широкомасштабным паттерном активации мозга, вызванным воздействием стимула (Dehaene et al., 2003). Если стимул не вызывает воспламенения, и если индуцированная реакция мозга остается пространственно ограниченной и краткой, то восприятие не достигает сознания.Другими словами, стимул должен быть достаточно длинным и сильным, чтобы достичь сознания, что предполагает форму механизма фильтрации, согласующуюся с представлением о том, что только ограниченный объем информации эффективно входит в глобальное рабочее пространство. Несмотря на эти успехи в учете экспериментальных данных у людей в отношении подсознательного (бессознательного) и сознательного восприятия (King, Pescetelli, & Dehaene, 2016; Sergent & Dahaene, 2004), одним из недостатков GWT является то, что он явно не связывает крупномасштабные рекрутирование областей мозга во время сознательного доступа с клеточными механизмами.Точнее, что мешает воспламенению при коротких, не относящихся к делу раздражителях? И наоборот, что дает возможность зажигания при сильных раздражителях? Нейроанатомические, нейрофизиологические и динамические механизмы, лежащие в основе воспламенения, имеют фундаментальное значение для понимания того, как мы осознаем стимул или как изменения сетей мозга могут привести к нарушению сознания у пациентов с DOC. Поскольку GWT и DCH — это две теории, которые больше всего фокусируются на нейрофизиологических субстратах сознания и фокусируются соответственно на кортико-корковой связности и таламо-корковой связности, которые являются двумя ключевыми проблемами, подробно описанными в этом обзоре, мы обсуждаем только эти две теории. в оставшейся части этого обзора.

Если принять, что сознание связано с достаточно сложной (в алгоритмическом смысле «менее сжимаемой») обработкой информации, то возникновение сознания критически зависит от трех факторов: (1) физической сети, обеспечивающей взаимодействие между ее компонентами; (2) гибкость для временной реорганизации подсетей для достижения больших вычислительных возможностей за счет увеличения числа возможных конфигураций и функций ввода-вывода за счет функциональной связности; и (3) динамическое взаимодействие между его компонентами.Эти три критических компонента могут быть изменены, например, при поражениях после черепно-мозговой травмы. Хотя физическая крупномасштабная сеть, связывающая области мозга, хорошо определена и известна как коннектом, все еще остаются нерешенными вопросы, касающиеся временной организации кластеров, выполняющих определенные вычисления (функциональные сети), связанных средств коммуникации (нейронное кодирование) и того, как крупномасштабные функциональные сети мозга и маршрутизация информации могут быстро реконфигурироваться в зависимости от регулирования микросхемы.

В то время как основные теории сознания, представленные в этом обзоре, были сосредоточены на крупномасштабных процессах, связанных с сознанием, было приложено мало усилий, чтобы понять, как масштаб микросхемы может помочь понять, как возникает крупномасштабная скоординированная деятельность. Соединение уровней микро- и макроцепей кажется необходимым для получения целостного представления о физиологических процессах, лежащих в основе поддержания сознания (Changeux, 2017).Поэтому в этом обзоре мы формулируем гипотезу о том, что учет механизмов клеточного масштаба может обеспечить возможные направления для расширения существующих теорий сознания, охватывая несколько пространственных масштабов описания. Такое многомасштабное понимание является предпосылкой для понимания того, как сети мозга становятся дисфункциональными в DOC, и может способствовать согласованию GWT и DCH в единую структуру. Более конкретно, мы предполагаем, что совместное возникновение низкочастотных и высокочастотных нейрональных колебаний может обеспечить отдаленную коактивацию (низкочастотное, глутаматергическое происхождение), которая затем сделает возможным связывание (высокочастотное, ГАМКергическое происхождение).Это будет включать формирование функциональной сети из нескольких областей мозга посредством низкочастотного ритма, прежде чем информация будет передаваться и обрабатываться посредством гамма-активности, в частности.

Обзор организован следующим образом. Во-первых, мы исследуем взаимосвязь между двумя измерениями сознания, а именно бодрствованием и осведомленностью, с функциональной связью между корковыми областями и таламусом.Во-вторых, мы рассматриваем «средства коммуникации», обеспечивающие комплексную обработку информации, связанную с сознанием, которые регулируют кортико-корковые коммуникации, среди которых коммуникация посредством когерентности (CTC) и стробирование посредством торможения (GBI). Изменение этих механизмов представлено в клинической литературе. В-третьих, мы пытаемся связать эти результаты с недавно появившимися концепциями, основанными на взаимодействии между областями мозга, основанном на перекрестных частотных связях между колебаниями с определенными функциональными ролями.Наконец, мы предлагаем возможные клинические последствия для этой структуры с точки зрения новых протоколов нейромодуляции в DOC.

Сознательное восприятие является результатом взаимодействия двух взаимодействующих друг с другом процессов: осознания и бодрствования . Глубокий сон отключает осознанность, тогда как способность к сознательному восприятию (осознанию) стимулов окружающей среды обычно подразумевает состояние бодрствования, как показано на рисунке 1.Например, во время общей анестезии отсутствует сознательное восприятие, то есть осознание и бодрствование. Однако в некоторых особых случаях эти два компонента могут не быть связаны. Состояние безответного бодрствования (UWS) является примером DOC, в котором бодрствование присутствует без каких-либо обнаруживаемых признаков осведомленности (Laureys & Boly, 2012). Кроме того, во время осознанных сновидений существует форма осознания в отсутствие бодрствования (во время сна) (Voss, Schermelleh-Engel, Windt, Frenzel, & Hobson, 2013).Другой пример — синдром пространственного пренебрежения, при котором пациенты не осознают визуальные стимулы, находясь в состоянии бодрствования на противоположной стороне коркового поражения (Le, Stojanoski, Khan, Keough, & Niemeier, 2015). Отметим, что человеческое сознание — это многокомпонентное понятие, которое чрезвычайно сложно определить, поскольку оно включает в себя объективные состояния и субъективный опыт, включающий различные «содержания» и «уровни» сознания. Каждый автор предлагает собственное определение сознания, поскольку эти компоненты все еще обсуждаются и не всегда точно определены (Storm et al., 2017). Поскольку основная цель этой статьи — обсудить нейронные корреляты сознания (Crick & Koch, 1998), мы ограничили здесь понятие сознания базовым компонентом бодрствования , (состояние бодрствования / сна, бдительность, бдительность) и осведомленность (содержание осознанного восприятия).

Рисунок 1.

Бодрствование и осознанность — два основных измерения сознания.На этой диаграмме несколько качественно различных состояний сознания расположены на двумерной матрице в зависимости от связанных осей «содержание сознания» (осведомленность) и «уровень сознания» (бодрствование). По материалам Laureys (2005).

Рис. 1.

Бодрствование и осведомленность — два основных измерения сознания. На этой диаграмме несколько качественно различных состояний сознания расположены на двумерной матрице в зависимости от связанных осей «содержание сознания» (осведомленность) и «уровень сознания» (бодрствование).По материалам Laureys (2005).

Осведомленность поддерживается внимательными, лобно-теменными сетями, которые усиливают синаптические связи в определенных корковых путях (Tallon-Baudry, 2011). Это усиление соответствующих стимулов усиливает активированную сеть, связанную с представлением стимула. Параллельно, сопутствующее подавление нерелевантных окружающих сетей (1) оптимизирует кортико-корковую маршрутизацию информации, ограничивая возможное распространение нейронной активности по всем возможным кортикальным «маршрутам», что (2) ограничивает распространение ограниченным числом управляемых стимулами возможности, и (3) увеличивает отношение сигнал / шум.Такие механизмы связаны с концепцией функциональной связности и подробно описаны в этом обзоре. Важно отметить, что такие механизмы активного торможения, вероятно, включают корковое торможение с активной модуляцией таламо-кортикальными входами (Gabernet, Jadhav, Feldman, Carandini, & Scanziani, 2005), подразумевая, что паттерн таламо-корковой активности влияет на обработку информации в кортикальных слоях. корковые сети.

Бодрствование критически зависит от таламкортикальной связи и критических нейромодулирующих сигналов ствола мозга к таламусу (включая проекции норадреналина из голубого пятна [Monti, 2011] и проекции системы ретикулярной формации), заднего гипоталамуса и самого таламуса (Lin, 2000).Например, во время медленноволнового сна низкочастотная синхронизированная активность между корой и таламусом (так называемый ритм «вверх-вниз» [Neske, 2015]) препятствует передаче подкорковых сигналов к коре во время сна. . Это пример того, как таламо-корковая активность резко снижает обработку информации кортико-корковыми сетями, что приводит к потере сознания. Во время бодрствования таламо-корковая активность слабо синхронизирована (Gent, Bandarabadi, Herrera, & Adamantidis, 2018), что является необходимым, но не достаточным условием для включения сознания.Например, как уже упоминалось, бодрствование присутствует у пациентов с UWS, но кортико-корковая коммуникация серьезно нарушена (Noirhomme et al., 2010), что мешает регистрируемому «осознанному» компоненту сознания. Еще одно необходимое условие для сознания — это эффективная крупномасштабная кортико-корковая коммуникация, которая может поддерживать осознание за счет активации лобно-теменных сетей внимания (Luckmann, Jacobs, & Sack, 2014; Ptak, Schnider, & Fellrath, 2017). Следовательно, с точки зрения нейроанатомии, можно связать бодрствование с таламо-кортикальной, «вертикальной» связностью, в то время как осознание зависит от кортико-корковой, «горизонтальной» связи.Это согласуется с недавним взглядом Наккэша (2018) о том, что пациенты с минимальным сознанием (MCS), которые до некоторой степени сознательны, демонстрируют «кортикально опосредованные состояния», тогда как пациенты с UWS не проявляют такой активности, предположительно из-за кортико-корковой связи (критично для осознания) слишком сильно нарушена. В частности, для возникновения и поддержания сознания требуется «критическая масса» обработки информации, которая жестко регулируется таламо-корковой и кортико-корковой связями.Рисунок 1 представляет в двухмерной плоскости континуум состояний сознания как функцию осознания и бодрствования.

Одной из популярных парадигм в исследовании сознания, которая используется для исследования этих двух компонентов, является использование возможности отчетности, то есть инструктирование субъектов, когда они сознательно воспринимают стимул, что позволяет сопоставить активность мозга с / без сознательного отчета, предположительно указывая в ключевых структурах сознательного восприятия.Эта парадигма привела к ключевому пониманию того, как информация становится осознанной, что подтверждается работами, демонстрирующими, как «зажигание» происходит в мозгу, как это формализовано в GWT. Кратковременно представленный стимул приведет к кратковременной локальной активации, например, в визуальных областях, и субъект не будет сообщать о восприятии. Если стимул предъявляется в течение достаточно длительного времени, в течение длительного периода в несколько сотен миллисекунд произойдет крупномасштабная активация мозговых сетей, что приведет к глобальной доступности информации через воспламенение, и субъект сможет сообщить о восприятии.Информация, которая обрабатывается мозгом, но остается ограниченной и не передается глобально другим областям мозга, тогда называется предсознательной (а не бессознательной, что означало бы полное отсутствие обработки мозгом, связанной со стимулами). Наконец, отметим, что возможность отчетности подвергалась сомнению (Tsuchiya, Wilke, Frassle, & Lamme, 2015), поскольку указание испытуемым сообщать о своем восприятии вызывает, например, большую префронтальную активацию, которая напрямую не связана с сознанием как таковым.Следовательно, использование показателей сознания, не связанных с отчетностью, должно помочь уменьшить систематические ошибки при оценке минимальной сети областей мозга, необходимой для поддержки сознания (так называемые NCC, или нейронные корреляты сознания).

Основным недостатком статических сетевых архитектур является их ограниченность с точки зрения объема и разнообразия (сложности) обработки информации, которая может иметь место.Понятие сложности занимает центральное место в изучении сознания, поэтому необходимо подчеркнуть, что были предложены многочисленные меры сложности и что ни одно универсальное определение не является удовлетворительным. Например, сложность Лэмпеля-Зива (LZ), используемая для вычисления метрик сознания Perturbational Complexity Index (Casali et al., 2013), не совсем подходит: Perturbational Complexity Index вычисляется путем применения алгоритма LZ к ответам, вызванным TMS. ; однако полностью случайный набор вызванных TMS ответов приведет к максимальной сложности LZ, что, очевидно, нереально.Также были предложены другие меры сложности для оценки состояния сознания по сигналам ЭЭГ, такие как многомасштабная энтропия (Eagleman et al., 2018) и сложность Колмогорова (Ruffini, 2017), среди других (см. Arsiwalla & Verschure, 2018, для подробный обзор по теме). Несмотря на это концептуальное ограничение сложности LZ, полностью случайная активность, вероятно, нереальна в человеческом мозгу, поскольку всегда существует некоторая степень временной или пространственной организации нейронной активности из-за лежащих в основе микро- и макроподключений.Таким образом, в рамках этих теоретических ограничений LZ, по-видимому, приспособлен для количественной оценки сложности, связанной с наличием сознательных процессов. Обширное изучение метрик сложности, применяемых к изучению нейронных сигналов в различных состояниях сознания, несомненно, продвинет область вперед в этом отношении. Отметим, что все меры сложности не страдают ограничением максимальности для случайного сигнала, что является проблемой, подробно обсуждаемой Wang et al. (2017).Можно выделить два различных типа мер сложности: так называемые меры сложности типа 1 линейно возрастают с уровнем случайности, тогда как меры типа 2 увеличиваются со случайностью, затем достигают плато, прежде чем уменьшатся и станут нулевыми для максимальной случайности (колокол -подобная кривая). По предположению Ванга и др. (2017), измерения сложности типа 2 (например, сложность флуктуаций) могут лучше подходить для количественной оценки процессов, связанных с сознанием.

Мозг использует преимущества различных механизмов, которые преодолевают это ограничение, обеспечивая динамическую, временную реконфигурацию сетей мозга, увеличивая репертуар возможных ответов на входные данные (т.е., сложность функций ввода-вывода) (Sporns, 2013). Такие временные сети, включающие только несколько областей мозга, скоординированных для достижения определенной функции, ограниченной по продолжительности, образуют то, что называется функциональной связностью. Растет интерес к функциональным сетям, связанным с конкретными когнитивными задачами (Hassan et al., 2015), и недавно появились новые структуры (Avena-Koenigsberger, Misic, & Sporns, 2017), чтобы объяснить, как связаны анатомические связи в масштабе мозга. к функциональной связи.Функциональные сети организуются с помощью сетевых «средств коммуникации», также называемых коммуникационной динамикой, которые управляют маршрутизацией информации через определенные сети, вместо распространения информации по всей мозговой сети (Avena-Koenigsberger et al., 2017). Если бы не было таких механизмов маршрутизации, любая информация, генерируемая одной областью мозга, могла бы вызвать фазовую синхронизацию во всех анатомически связанных областях (коннектоме), что, в свою очередь, привело бы к синхронизированной активности в масштабе мозга.Такая синхронизированная деятельность в больших масштабах имеет низкую информативность и сложность (например, в случае потери сознания, вызванной судорогами), и поэтому несовместима с поддержанием сознательных процессов. Таким образом, сетевые средства коммуникации критически связаны с динамическим репертуаром нейронных состояний сети, что является ключевым, поскольку сознательные процессы связаны с богатой и разнообразной обработкой информации в крупномасштабных сетях мозга. Отметим, что таких ключевых элементов функционирования мозговых сетей, вероятно, недостаточно для возникновения сознания, а скорее они являются необходимой предпосылкой.Например, рассмотрение периферических функций тела, вероятно, важно для понимания возникновения сознания, как подчеркивается в Azzalini, Rebollo, & Tallon-Baudry (2019).

Более конкретно, один фундаментальный вопрос: какие механизмы регулируют динамику коммуникации и позволяют функциональным сетям возникать в сетях масштаба мозга? Этот вопрос является центральным для понимания того, как мозг оптимизирует свои возможности обработки информации, которые тесно связаны с сознанием.Мы предполагаем, что фундаментальные механизмы, лежащие в основе динамики коммуникации, на самом деле являются механизмами клеточного масштаба, которые (1) предотвращают нейронную синхронизацию в масштабе мозга после стимула и (2) обеспечивают временное соединение определенных отдаленных областей мозга. Большой интерес вызывают крупномасштабные паттерны активности мозга, связанные с сознанием, поскольку их можно измерить с помощью различных методов нейровизуализации (например, электроэнцефалографии, функциональной магнитно-резонансной томографии).Тем не менее, механизмы на клеточном уровне по-прежнему более сложны для изучения у людей по очевидным причинам инвазивности, связанной с необходимыми методами записи у людей. В этом разделе мы рассмотрим доказательства таких механизмов, которые могут соединить уровни микросхемы и масштаба мозга.

С точки зрения крупномасштабных нейроанатомических путей, обеспечивающих сознание, глутаматергические проекции на большие расстояния между пирамидными нейронами через волокна белого вещества, вероятно, имеют решающую роль (Dehaene & Changeux, 2011), поскольку они обеспечивают быструю (из-за миелина) связь между удаленными регионами.На уровне мозга эти волокна белого вещества, вероятно, имеют решающее значение для обеспечения сознательного доступа, который включает в себя временную стабилизацию нейронной активности, кодирующей определенный информационный паттерн, в сети высокоуровневых областей мозга, связанных между собой дальнодействующими связями. префронтальная кора, действующая как ключевой узел (Berkovitch, Dehaene, & Gaillard, 2017; Dehaene, Changeux, Naccache, Sackur, & Sergent, 2006). На сознательных испытаниях распределенная активность в гамма-диапазоне отражает стабилизацию локальной информации, транслируемой в другие области.Во время сознательного доступа к определенной информации другие нейроны окружающего глобального рабочего пространства будут заблокированы и недоступны для обработки других стимулов, поэтому остаются предсознательными (не достигая сознания). В дополнение к характеристикам связности в масштабе микросхемы, другим ключевым фактором в формировании нейронных колебаний является наличие временных задержек, в частности, из-за конечной скорости проводимости потенциалов действия по волокнам. Задержки по времени могут привести к возникновению и стабильности колебаний на определенных частотах (Petkoski & Jirsa, 2019; Petkoski, Palva, & Jirsa, 2018).Следовательно, повреждение кортико-кортикальных волокон не только ухудшает передачу активности между областями, но также может изменить частотный состав и стабильность нервных колебаний, тем самым влияя на их функцию.

В локальном масштабе микросхема также была идентифицирована как участвующая в коммуникации между удаленными областями мозга: проекция пирамидных нейронов в одной области мозга на VIP-положительные (вазоактивный кишечный пептид) нейроны в другой области.Активируя VIP-положительные нейроны в отдаленной области, это вызывает ингибирование соматостатин-положительных (SST) нейронов, которые нацелены на дендриты пирамидных клеток, что приводит к дисинаптическому растормаживанию (Karnani et al., 2016). Благодаря этому дисинаптическому растормаживанию генерация гамма-активности может происходить посредством взаимного ингибирования парвальбумин-парвальбумин (PV-PV), и может иметь место связывание между двумя вовлеченными областями (Munoz, Tremblay, Levenstein, & Rudy, 2017), временно обеспечивая передачу информации и обработка.Эти механизмы в клеточном масштабе представлены на Рисунке 2.

Рисунок 2.

Базовые (схематические) схемы, участвующие в генерации локальных и далеких колебаний. В локальной корковой сети (кортикальном столбе), щелевом соединении, взаимное ингибирование «быстрых» ГАМКергических интернейронов является одним из основных механизмов генерации локальной гамма-активности, наряду с ПИНГ (пирамида-интернейрон гамма).Напротив, петля обратной связи между проецирующими дендриты «медленными» ГАМКергическими интернейронами и пирамидными клетками может генерировать низкочастотную активность. Важно отметить, что дистанционное общение посредством дисинаптического пути позволяет кратковременно генерировать гамма-колебания в отдаленных популяциях. Пирамидные клетки в исходной популяции (левая цепь) проецируются на пирамидные клетки отдаленной популяции (справа), но также и на интернейроны VIP, которые проецируются на нейроны SST, проецирующие дендриты. Временная активация VIP-нейронов из исходной популяции временно подавляет SST-нейроны в целевой популяции, позволяя генерировать гамма-колебания через PV-PV и пирамидно-PV-цепь.Как только вход на удаленные VIP-нейроны уменьшается, SST-нейроны возобновляют свой тормозной вход, который может прекратить генерацию гамма-колебаний.

Рисунок 2.

Базовые (схематические) схемы, участвующие в генерации локальных и далеких колебаний. В локальной корковой сети (кортикальном столбе), щелевом соединении, взаимное ингибирование «быстрых» ГАМКергических интернейронов является одним из основных механизмов генерации локальной гамма-активности, наряду с ПИНГ (пирамида-интернейрон гамма).Напротив, петля обратной связи между проецирующими дендриты «медленными» ГАМКергическими интернейронами и пирамидными клетками может генерировать низкочастотную активность. Важно отметить, что дистанционное общение посредством дисинаптического пути позволяет кратковременно генерировать гамма-колебания в отдаленных популяциях. Пирамидные клетки в исходной популяции (левая цепь) проецируются на пирамидные клетки отдаленной популяции (справа), но также и на интернейроны VIP, которые проецируются на нейроны SST, проецирующие дендриты. Временная активация VIP-нейронов из исходной популяции временно подавляет SST-нейроны в целевой популяции, позволяя генерировать гамма-колебания через PV-PV и пирамидно-PV-цепь.Как только вход на удаленные VIP-нейроны уменьшается, SST-нейроны возобновляют свой тормозной вход, который может прекратить генерацию гамма-колебаний.

В нескольких исследованиях изучается, как черепно-мозговая травма (ЧМТ) влияет на определенные типы клеток и как это может повлиять на крупномасштабную обработку информации в головном мозге. В моделях ЧМТ на животных гипервозбудимость, индуцированная в долгосрочной перспективе (8–10 недель после лечения) (Allitt, Iva, Yan, & Rajan, 2016; Alwis et al., 2016; Alwis, Yan, Morganti-Kossmann, & Rajan, 2012) была связана с избирательным сокращением интернейронов, нацеленных на дендриты, в этой коре головного мозга (Carron, Yan, Allitt, & Rajan, 2018). Следовательно, можно предположить, что TBI-индуцированная потеря функциональных нацеленных на дендриты интернейронов будет, следовательно, влиять как на генерацию низкочастотных колебаний, так и на растормаживание через VIP интернейроны. Более того, на животных моделях также была показана прогрессирующая потеря фазового ингибирования с соответствующей потерей соматических нацеленных на PV + ГАМКергических интернейронов после ЧМТ (Cantu et al., 2015; Guerriero, Giza, & Rotenberg, 2015), которые могут быть, по крайней мере, частично ответственны за нарушение гамма-колебаний и синхронность (C. Wang et al., 2017). Потеря интернейронов PV + была обнаружена не только в моделях ЧМТ на грызунах, но и в иммунохимическом исследовании, проведенном в посмертных образцах человеческого мозга (Schiavone, Neri, Trabace, & Turillazzi, 2017). В целом, помимо вызванного ЧМТ повреждения ГАМКергических интернейронов, участвующих в генерации медленных и быстрых колебаний, наличие аномальных возбуждающих синапсов и повреждение аксонов также может участвовать в изменении нейронной связи (Harris et al., 2016).

Рассматривая эти механизмы клеточного масштаба, одним из важнейших вопросов является понимание того, как они участвуют в кратковременном возникновении и поддержании функциональных сетей, таких как поддерживающие сознание. Установлено, что состояние сознания критически зависит от функциональной кортико-корковой связи мозга (Marino, Bonanno, & Giorgio, 2016; Naro et al., 2018). Напомним, функциональная связность относится к статистически значимым связям между временными курсами нейронной активности в разных регионах, тогда как анатомическая связь обозначает физические связи между областями мозга.Таким образом, функциональные сети могут отражать косвенные связи между областями мозга и быть временными в зависимости от того, какие задачи выполняются или какие стимулы воспринимаются. Было показано, что даже в отсутствие какой-либо конкретной задачи или стимулов сети в состоянии покоя (например, сеть режима по умолчанию) также являются временными (Kabbara, El Falou, Khalil, Wendling, & Hassan, 2017). Экспериментальные данные подтверждают идею о том, что функциональная связь может пролить свет на сети, участвующие в различных состояниях сознания (Jin & Chung, 2012).Например, во время потери сознания, вызванной общей анестезией, происходит нарушение кортико-корковой функциональной связи (Ferrarelli et al., 2010; Gomez et al., 2013; Hudetz, 2012), что серьезно ухудшает способность корковых сетей к интегрировать информацию и сделать ее доступной в большом масштабе, как требуется для сознательного восприятия в IIT или GWT. Точно так же при переходе от бодрствования к медленноволновому сну скорость возбуждения в коре остается относительно неизменной во время деполяризующих фаз медленных колебаний сна (Steriade, Timofeev, & Grenier, 2001), в то время как эффективная связь мозга (эффективная связь определяется как быстрое причинное взаимодействие между областями мозга; Rosanova et al., 2012) резко изменилась (Esser, Hill, & Tononi, 2009; Tononi & Sporns, 2003). После засыпания без быстрого сна корковые активации также становятся более локальными и стереотипными, нарушая эффективную корковую связь (Massimini et al., 2010), как показано с помощью вызванных TMS ответов ЭЭГ, которые остаются очень близкими к месту стимуляции, в то время как эти ответы вовлекают сеть отдаленных областей мозга, претерпевающих сложные динамические паттерны последовательной активации во время бодрствования (Casali et al., 2013; Casarotto et al., 2016; Guillery & Sherman, 2002). Эти результаты также подчеркивают решающую роль таламо-кортикального пути в кортико-корковой функциональной связности. Стоит отметить, что существенная роль таламо-кортикальной петли, а также так называемые «реентерабельные взаимодействия» ранее считались ключевыми в DCH (Tononi & Edelman, 1998).

В соответствии с этими результатами, полученными во время сна, это нарушение кортико-корковой связи также наблюдалось во время общей анестезии и у пациентов с DOC и даже исследовалось с помощью компьютерного моделирования (Casali et al., 2013; Esser et al., 2009). В рамках GWT это объясняет, почему сознание нарушается в таких состояниях: крупномасштабная связь между удаленными областями мозга нарушается из-за таламо-кортикальной модуляции, предотвращающей возникновение воспламенения. У пациентов с DOC с повреждением головного мозга крупномасштабная кортико-корковая коммуникация может быть нарушена из-за частичного разрушения волокон дальнего действия, что физически затрудняет синхронизацию мозга на больших расстояниях. Что касается эффектов на клеточном уровне, разрушение волокон дальнего действия может препятствовать синхронизации удаленных VIP-интернейронов, что имеет решающее значение для индукции дисинаптического растормаживания и связанной с ним гамма-активности, необходимой для CTC.

Патологические изменения функциональной связности были исследованы с использованием различных методов: (1) функциональная связность во время «состояния покоя» с использованием фМРТ или ЭЭГ, (2) импульсная стимуляция с использованием транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) во время записи ЭЭГ и (3) другие подходы, основанные на пертурбации, исследующие реакцию мозга на сенсорные стимулы (Boly et al., 2017). Преимущество функциональной связи заключается в том, что ее можно использовать для улучшения оценки и классификации DOC (Holler et al., 2014; Наро и др., 2018; Росси Себастьяно и др., 2015; Сандерс, Тонони, Лорис и Сани, 2012). Например, у пациентов с легкими когнитивными нарушениями было показано, что нарушение сознания связано с измененной эффективной связью (Crone et al., 2015; Varotto et al., 2014). Отказ крупномасштабного подключения, наряду с гиперсинхронией локальной ближней дельта- и альфа-активности, были обнаружены в DMN и коррелировали с уровнем осведомленности у пациентов с DOC (Fingelkurts, Fingelkurts, Bagnato, Boccagni, & Galardi, 2013 ; Каббара и др., 2017; Маки-Марттунен, Диез, Кортес, Кьялво и Вильярреал, 2013 г .; Наро и др., 2018; Vanhaudenhuyse et al., 2010; Varotto et al., 2014). Кроме того, паттерн функциональной связности нескольких областей мозга, таких как задняя поясная извилина коры и предклинье, может даже предсказывать состояние улучшения сознания пациентов с UWS с точностью, превышающей 80% (Wu et al., 2015). Отметим, что фМРТ внесла значительный вклад в определение изменений функциональной связности в различных сетях состояния покоя (RSN) в различных состояниях сознания (для обзора см. Heine et al., 2012. Более конкретно, с точки зрения фМРТ в состоянии покоя, Demertzi et al. (2014) использовали машинное обучение для автоматического извлечения RSN и определения их нейронального происхождения (в отличие от артефактов). Результаты показали, что для большинства RSN количество компонентов нейронального происхождения снижается с увеличением уровня сознания. В другом исследовании (Demertzi et al., 2015), также основанном на использовании фМРТ в состоянии покоя, авторы указали на снижение функциональной связи между различными RSN (например, DMN, визуальными и т. Д.)), что хорошо коррелировало с оценкой CRS-R. Другое недавнее исследование фМРТ (Demertzi et al., 2019) продемонстрировало, что динамика функциональных сетей фМРТ может различать различные состояния сознания (контроль, MCS, UWS). В частности, вероятность присутствия различных модульных состояний с течением времени вместе с их временем пребывания была надежным индикатором сознания. Сложность карты переходов между различными модульными состояниями также уменьшалась с увеличением уровня сознания.Тот факт, что исследования ЭЭГ и фМРТ сходятся, хотя и в разных временных масштабах, в снижении сложности динамических реакций, дополнительно подчеркивает фундаментальную взаимосвязь между уровнем сознания и очевидной сложностью динамики мозга. Тесная взаимосвязь между BOLD-сигналом, который имеет низкую частоту (<0,5 Гц, также называется сверхмедленными колебаниями), и низкочастотной составляющей локальных потенциалов поля (LFP) и электрокортикографических (ECOG) сигналов (He, Snyder, Zempel, Smyth, & Raichle, 2008), может обеспечить связь между исследованиями фМРТ и ЭЭГ в области исследования сознания (обзор см. В He & Raichle, 2009).Действительно, было высказано предположение, что сверхмедленные колебания в BOLD, которые связаны с низкочастотной областью записей LFP / ECOG (для тщательного исследования корреляции между BOLD-сигналом и электрофизиологической активностью в разных частотных диапазонах см. Scheeringa, Koopmans, van Mourik, Jensen, & Norris, 2016) вносят ключевой вклад в интеграцию информации между удаленными областями коры головного мозга. Интересно, что это предложение соответствует нашему предложению о функциональной роли низкочастотных колебаний в интеграции информации, в то время как более высокочастотные колебания будут участвовать в связывании.

Помимо «пассивного» исследования функциональной связности в состоянии покоя, использование ответов ЭЭГ, вызванных TMS, позволяет проводить активное «зондирование» эффективной связи. Например, резкое нарушение функциональной связи было выявлено у пациентов с UWS при использовании определенного протокола TMS, вызывающего у этих пациентов стереотипный местный ответ ЭЭГ, аналогичный спящим без сознания или анестезированным субъектам (Rosanova et al., 2012). Восстановление крупномасштабной эффективной связи коры головного мозга с транскраниальной стимуляцией мозга, такой как транскраниальная стимуляция переменным током (tACS), в DOCs, следовательно, может быть полезным подходом для облегчения частичного восстановления за счет усиления колебаний и пластичности. Одним из клинических результатов, подтверждающих эту идею, является недавняя демонстрация того, что DLPFC (дорсолатеральная префронтальная кора) -tACS смогла временно восстановить нарушение связи у людей с DOC (Naro, Bramanti, Leo, Russo, & Calabro, 2016).

В целом, мы утверждаем, что для обеспечения оптимального взаимодействия требуется тонкий баланс фазовой синхронизации между областями мозга. Фазовая синхронизация может происходить через прямые (или косвенные, через общий вход) связи между двумя регионами, когда какая-то форма активности в одном меняет активность в другом. Такое увеличение фазовой синхронизации лежит в основе так называемой функциональной связности. Очевидно, что при низкой фазовой синхронизации (функциональной связности) эффективная передача информации между регионами невозможна.С другой стороны, чрезмерная синхронизация приводит к потере сложности из-за того, что активность становится слишком похожей в задействованных регионах. Ярким примером является сложный эпилептический припадок, при котором большое количество структур мозга тесно функционально связаны и имеют сходный судорожный ритм и при котором происходит потеря сознания (Blumenfeld & Taylor, 2003). Поэтому мы утверждаем, что существует «золотая середина» синхронизации на определенных частотах, которая позволяет надлежащим образом поддерживать обработку информации, связанной с сознанием, сетью областей мозга.

GBI (Jensen & Mazaheri, 2010) — один фундаментальный механизм микроскопического масштаба, участвующий в маршрутизации информации в головном мозге и способствующий формированию функциональных сетей внутри анатомической сети. GBI включает в себя тормозные процессы, приводящие к избирательной активации подсетей и инактивации других подсетей. Предотвращая активацию в масштабе мозга в ответ на стимул и ограничивая количество областей мозга, участвующих в выполнении задач, GBI также предотвращает состояния низкой сложности (например,g., все области мозга демонстрируют одинаковую активность) и, следовательно, неэффективная обработка информации. Таким образом, процессы GBI предполагают, что роль торможения более сложна, чем предотвращение чрезмерной активации сетей мозга, вместо этого способствуя преобразованию анатомических сетей мозга в функциональные сети (Avena-Koenigsberger et al., 2017). О возможных изменениях GBI сообщалось в исследованиях, показывающих, что альфа-мощность ЭЭГ ниже у пациентов с UWS, чем у пациентов с MCS (Lehembre et al., 2012; Stefan et al., 2018), намекая на то, что нейробиологические механизмы, лежащие в основе генерации альфа-осцилляций и связанного с ними GBI, глубоко изменены у неотзывчивых пациентов. Более того, альфа-активность была высоко синхронизирована и сгруппирована в центральных и задних областях коры у пациентов с UWS (Lehembre et al., 2012; Stefan et al., 2018), что указывает на возможную неэффективность GBI при наиболее тяжелых DOC. Действительно, во время общей анестезии пропофол и кетамин изменяют фронтальные альфа-колебания (Feshchenko, Veselis, & Reinsel, 2004; Purdon et al., 2013), предполагая, что снижение лобно-теменной связи в альфа-диапазоне может играть важную роль в потере сознания (Blain-Moraes, Lee, Ku, Noh, & Mashour, 2014). Когерентные медленные колебания, такие как альфа (8–12 Гц) и дельта (1–4 Гц) ритмы, появляются в медиальной префронтальной коре и таламусе во время потери сознания, вызванной пропофолом, и, как полагают, вносят свой вклад в их функциональное нарушение. площадей (Flores et al., 2017; Lewis et al., 2018). В частности, дельта-колебания, вызванные анестезией пропофолом у людей, по-видимому, нарушают крупномасштабную коммуникацию между областями мозга, сохраняя при этом активность локальных нервных сборок (Lewis et al., 2018). Недавнее исследование (Todorova & Zugaro, 2019) пришло к аналогичному выводу относительно функциональной роли дельта-колебаний во время сна, которые изолируют небольшие сети в коре головного мозга от остальной части мозга (тем самым нарушая интеграцию), что, по-видимому, играет определенную роль. в усилении памяти во время сна.

Другой ключевой установленный процесс, с помощью которого отдаленные области мозга участвуют вместе в паттерне активности, связанной с выполнением данной задачи, — это CTC (Bonnefond, Kastner, & Jensen, 2017; Deco & Kringelbach, 2016; Fries, 2005, 2009, 2015) .CTC действительно включает в себя фазовую гамма-активность между удаленными областями мозга, что позволяет обрабатывать информацию. Было высказано предположение, что ЦКО является субстратом «связывания», то есть слияния различных характеристик стимула в единое, объединенное сознательное восприятие (Singer, 2001). Точнее, флуктуация возбудимости в группе нейронов обеспечивает особую сигнатуру, характеризующуюся определенной полосой частот и характером разряда (Womelsdorf, Valiante, Sahin, Miller, & Tiesinga, 2014), распространяясь через крупномасштабную сеть, состоящую из анатомически взаимосвязанные области мозга и впоследствии запускающие активность в связанных областях.Обработка информации в мозге тесно связана с синхронизированными по фазе, скоординированными во времени флуктуациями возбудимости (Fries, 2005) в сетях распределенных популяций нейронов. Результирующие колебания генерируют определенный нейронный код, а когерентность позволяет связывать информацию и общение. Кроме того, ЦОК включает гамма-активность, генерируемую в основном ГАМКергическими интернейронами (PV-положительные корзиночные клетки). В совокупности тормозящие процессы оказываются ключевыми для маршрутизации и обработки информации в сетях масштаба мозга, задействованных в сознании: GBI пространственно формирует мозговые сети (какие области мозга задействованы, а какие заблокированы), а CTC контролирует их во времени (поток информации).Однако это поднимает интригующий вопрос: если гамма-ритмы генерируются локально межнейронными ГАМКергическими сетями, как могут удаленные области мозга, связанные через глутаматергические волокна дальнего действия, эффективно общаться и достигать ЦОК? Наша гипотеза может дать возможное объяснение этому парадоксу, если предположить, что удаленные области мозга «блокируют» свою активность посредством низкочастотных колебаний (что было бы предпосылкой), а затем позволяют связывание посредством высокочастотных колебаний (гамма, через CTC).

Подтверждая эту возможность, сознательное восприятие действительно характеризуется увеличением активности распределенного гамма-диапазона (Melloni et al., 2007; Wyart & Tallon-Baudry, 2009). Интересно, что эти быстрые колебания модулируются медленными колебаниями (Jensen, Gips, Bergmann, & Bonnefond, 2014; Osipova, Hermes, & Jensen, 2008). Недавно было предложено, что фазовая синхронизация низкочастотных колебаний, играющая роль временной системы отсчета для информации, несущей высокочастотную активность, является общим механизмом мозговой коммуникации (Bonnefond et al., 2017). Эти вложенные колебания могут быть ключевым механизмом не только для кортико-корковой коммуникации и обработки, но также между подкорковыми структурами. Эмоциональная память актуальна для рассмотрения для нашей цели, поскольку эмоциональная память включает как корковые, так и подкорковые структуры и задействует синхронизацию больших сетей через тета-гамма-колебания (Bocchio, Nabavi, & Capogna, 2017). Во время экспериментов in vivo, проведенных на грызунах, воспринимаемая угроза (стимул, объявляющий удар ногой) усиливает тета-силу и согласованность в миндалине, префронтальной коре и гиппокампе (Lesting et al., 2011; Likhtik, Stujenske, Topiwala, Harris, & Gordon, 2014), в то время как быстрые гамма-всплески синхронизированы по фазе с тета-колебаниями (Stujenske, Likhtik, Topiwala, & Gordon, 2014). В целом, эти результаты подтверждают идею о том, что вложенные колебания на частотах тета и гамма являются правдоподобным субстратом для открытия / маршрутизации информационных каналов (тета) и обработки / передачи (гамма) в головном мозге.

Внимание — еще один ключевой элемент для сознательной обработки, и оно участвует в синхронизации удаленных областей мозга (Niebur, Hsiao, & Johnson, 2002; Steinmetz et al., 2000). Основными ритмами мозга, участвующими в процессах внимания, являются альфа- и гамма-колебания: области мозга синхронизируют гамма-колебания (Womelsdorf et al., 2014) и модулируются медленными альфа-колебаниями. Медленные колебания позволяют блокировать нерелевантные сети и влияют на локальную обработку сигналов, широкий обмен информацией и восприятие (Sadaghiani & Kleinschmidt, 2016). Информационный поток устанавливается нейрональной синхронизацией в нижних частотных диапазонах, а именно в тета (4–7 Гц), альфа (8–13 Гц) и бета (14–25 Гц) диапазонах (Bonnefond et al., 2017). Одна из возможных причин заключается в том, что низкочастотная активность вызывает кратковременное изменение возбудимости в целевых структурах мозга, что обеспечивает оптимальное окно для связывания нейронных сигналов из разных регионов посредством высокочастотной активности (например, гамма-излучения) (Canolty et al., 2006) . Это дополнительно подтверждает идею о том, что низкочастотные нейронные колебания в основном участвуют в установлении кратковременной связи на большие расстояния через глутаматергические проекции, тогда как высокочастотные нейронные колебания участвуют в обработке / передаче информации.Мы предполагаем, что можно связать понятие «интеграция» с этой глутаматергической коактивацией дальнего действия, обеспечивающей связь в масштабе мозга между областями мозга; тогда как «дифференциация / сегрегация» будет зависеть от локально генерируемой гамма-активности (и частично от уровня низкочастотной активации, что приведет к массово синхронизированной активности и уменьшению дифференциации и сложности). Обзор вышеупомянутых механизмов представлен на Рисунке 3.

Рисунок 3.

Предлагаемый синтез того, как временное избирательное связывание между корковыми сетями происходит через механизмы клеточного масштаба. (A) Схематическая диаграмма анатомической сети с основными проекциями между областями в масштабе мозга. (B) На верхней панели селективное связывание (коммуникация через когерентность; Fries, 2015) в подмножестве областей коры происходит посредством генерации гамма-колебаний (в основном через микросхемы с участием корзинчатых клеток), в то время как удаленное растормаживание определенных областей мозга происходит через дисинаптические растормаживание (активация удаленных VIP-нейронов ингибирует SST-нейроны, которые, в свою очередь, уменьшают их тормозную проекцию на пирамидные нейроны).Это способствует преобразованию анатомической сети в функциональную сеть. Альфа-ритм действует как импульсное торможение, подавляя «нерелевантные» сети, дополнительно увеличивая отношение сигнал / шум (SNR). На нижней панели снижение интеграции (например, после повреждения головного мозга) приводит к нарушению синхронизации удаленных областей мозга (что отражается снижением низкочастотного ритма на иллюстративном колебании), и, таким образом, уменьшение связывания, что в совокупности приводит к снижению GBI. (Jensen & Mazaheri, 2010) и сильно снижает общее SNR, что приводит к дисфункции сети с точки зрения интеграции и связывания, необходимых для сознания.Отметим, что помимо уменьшения амплитуды низкочастотного ритма, соотношение фаз вложенного гамма-колебания могло быть нарушено (т. Е. Более случайным) по сравнению с физиологическим случаем. Такую потенциальную взаимосвязь вложенных тета / гамма-колебаний еще предстоит изучить в DOC.

Рисунок 3.

Предлагаемый синтез того, как временное избирательное связывание между корковыми сетями происходит через механизмы клеточного масштаба. (A) Схематическая диаграмма анатомической сети с основными проекциями между областями в масштабе мозга.(B) На верхней панели селективное связывание (коммуникация через когерентность; Fries, 2015) в подмножестве областей коры происходит посредством генерации гамма-колебаний (в основном через микросхемы с участием корзинчатых клеток), в то время как удаленное растормаживание определенных областей мозга происходит через дисинаптические растормаживание (активация удаленных VIP-нейронов ингибирует SST-нейроны, которые, в свою очередь, уменьшают их тормозную проекцию на пирамидные нейроны). Это способствует преобразованию анатомической сети в функциональную сеть.Альфа-ритм действует как импульсное торможение, подавляя «нерелевантные» сети, дополнительно увеличивая отношение сигнал / шум (SNR). На нижней панели снижение интеграции (например, после повреждения головного мозга) приводит к нарушению синхронизации удаленных областей мозга (что отражается снижением низкочастотного ритма на иллюстративном колебании), и, таким образом, уменьшение связывания, что в совокупности приводит к снижению GBI. (Jensen & Mazaheri, 2010) и сильно снижает общее SNR, что приводит к дисфункции сети с точки зрения интеграции и связывания, необходимых для сознания.Отметим, что помимо уменьшения амплитуды низкочастотного ритма, соотношение фаз вложенного гамма-колебания могло быть нарушено (т. Е. Более случайным) по сравнению с физиологическим случаем. Такую потенциальную взаимосвязь вложенных тета / гамма-колебаний еще предстоит изучить в DOC.

Новые данные показывают, что баланс обработки локальной и глобальной информации может быть нарушен при неврологических расстройствах.Как правило, недавнее исследование функциональных сетей у пациентов с болезнью Альцгеймера выявило снижение интеграции мозга, количественно определяемое коэффициентом участия (отражает связь между удаленными модулями мозга), в то время как сегрегация, определяемая количественно коэффициентом кластеризации (отражает локальную связь между отдельными областями мозга) был увеличен (Kabbara et al., 2018). Это согласуется с нейродегенеративными процессами, которые, вероятно, влияют на «блокировку» определенных областей мозга или ингибирование нерелевантных сетей, тем самым серьезно нарушая крупномасштабную интеграцию информации.В контексте DOC недавние клинические данные (Chennu et al., 2017; Rizkallah et al., 2019) подтверждают эту точку зрения. В исследовании Chennu et al. Сети на уровне кожи головы были оценены у пациентов с DOC и указали на снижение интеграции в альфа-диапазоне. Более конкретно, лобно-теменная сеть в альфа-диапазоне была дискриминационной между пациентами с MCS и UWS. В недавнем исследовании Rizkallah et al. (2019) количественно оценили уровень локальной и глобальной обработки информации в частотно-зависимых функциональных сетях (уровень источника) у пациентов с DOC и контрольной группы.Интеграция в функциональные сети тета-диапазона снижалась с увеличением уровня сознания, и между контрольной группой и любой группой пациентов систематически были задействованы две анатомические области: часть левой орбитофронтальной коры и левое предклинье. Одна из возможностей состоит в том, что физическое повреждение длинных волокон белого вещества нарушает крупномасштабную интеграцию и баланс обработки локальной / глобальной информации. Одним из возможных подходов к изучению такого анатомического повреждения волокон белого вещества является диффузионно-тензорная визуализация, выполняемая у пациентов с тяжелой травмой головного мозга DOC (Fernandez-Espejo et al., 2011; Galanaud et al., 2012; Luyt et al., 2012), которые выявили широко распространенные нарушения белого вещества. Более низкая фракционная анизотропия действительно была обнаружена в трактах подкорковых и кортикальных волокон у пациентов с DOC по сравнению с контрольной группой (Lant, Gonzalez-Lara, Owen, & Fernandez-Espejo, 2016; Weng et al., 2017), что позволяет предположить, что основной дефицит сознания у пациентов с DOC может быть связан с измененными связями белого вещества между базальными ганглиями, таламусом и лобной корой.Это также согласуется с эффектом поражения миелинизированных волоконных трактов, что может привести к нарушению связи между удаленными областями мозга (Adams, Graham, & Jennett, 2000). Следовательно, кажется разумным, что поражения белого вещества могут изменять, модифицировать или предотвращать как CTC, так и GBI между крупномасштабными сетями. Кроме того, мы предполагаем, что если конкретная фазовая синхронизация гамма-колебаний с тета-колебаниями будет нарушена, то могут появиться клинические проявления, связанные с DOC (потеря интеграции и снижение уровня сознания).

Позвольте нам также упомянуть, что, хотя и не связаны напрямую, другие патологии могут влиять на патофизиологию DOC, поскольку они имеют один важный компонент: изменения в функциональных сетях. Когда эти изменения влияют на ключевые структуры / сети мозга, сознание может измениться. Следовательно, понимание того, как нарушение регуляции функциональных сетей при неврологических расстройствах не связано с ухудшением уровня сознания (например,g., пациенты с легкими когнитивными нарушениями) все еще могут быть информативными с точки зрения фундаментальных механизмов, лежащих в основе DOC. В том же духе, поскольку функциональная связность зависит от уровня фазовой синхронизации между регионами, очень важно подчеркнуть, что повышение уровня фазовой синхронизации между структурами, участвующими в конкретной задаче (например, лежащей в основе фронто-временной сети рабочая память) также улучшает поведенческую производительность этой задачи. Следовательно, литература по tACS может предоставить новые направления относительно того, как наиболее критически регулировать функциональные сети в сознательных процессах, например, путем увеличения фазовой синхронизации ключевых структур в определенных частотных диапазонах.Этот момент обсуждается в следующем разделе.

В этом обзоре мы попытались согласовать нейроанатомические и нейрофизиологические знания на уровне микро- и макроскопических сетей в отношении процессов, лежащих в основе возникновения и поддержания сознания и его изменений у пациентов с DOC. Мультиплексирование нейронных ритмов через вложенные колебания представляется вероятным механизмом коактивации в сети определенных удаленных областей мозга (интеграция), что является предпосылкой для осознанного восприятия.Кроме того, ключевым механизмом, по-видимому, является тонкий баланс между низкочастотной активностью (связанной с «глобальной» обработкой) и высокочастотной активностью (связанной с более «локальной» обработкой), что может обеспечить динамику нейронов, лежащую в основе оптимальной маршрутизации информации. и обработка. Чрезмерная низкочастотная активность (например, дельта-активность) приводит к массово синхронизированной активности, что приводит к потере сложности с точки зрения обработки информации, параллельно в таких случаях с потерей сознания (например,г., сон, судороги). Что касается дельта-диапазона, этот ритм не связан с возникновением или поддержанием сознательных процессов. Это подтверждается тем фактом, что дельта-активность является наиболее преобладающей при UWS (Sitt et al., 2014), а также во время глубокого сна, где в обоих случаях кортико-корковая коммуникация резко снижена. UWS и глубокий сон действительно являются примерами психических состояний, в которых таламо-корковая активность и синхронизация высоки («вертикальная» связь), в то время как кортико-кортикальная («горизонтальная») синхронизация снижается.Поскольку дельта-ритм имеет таламо-кортикальное происхождение, и поскольку таламус так широко связан со всей корой, дельта-активность связана с высоким уровнем синхронизации всей коры, что снижает интеграцию и сложность и препятствует сознательному доступу. . Кроме того, дельта-активность, по-видимому, модулирует в основном «бодрствующее» (таламо-кортикальное) измерение сознания, тогда как более быстрые ритмы, по-видимому, модулируют «осознанное» (кортико-корковое) измерение сознания.

Аналогичным образом, отсутствие лобно-теменной функциональной связи (сети внимания) было обнаружено в недавнем исследовании, что было количественно определено с помощью ЭЭГ высокого разрешения у пациентов с DOC (Chennu et al., 2017), что свидетельствует о достаточном уровне лобно-теменной связи. теменная связь необходима для достижения достаточной нейрональной интеграции и воспламенения для сознательного восприятия. В более общем плане динамика мозга у пациентов с DOC обычно характеризуется потерей интеграции в крупном масштабе (Chennu et al., 2017; Rizkallah et al., 2019), предотвращая эффективную крупномасштабную координацию удаленных областей мозга для достижения сознательного восприятия. Это говорит о том, что низкочастотный ритм, необходимый для корковой коммуникации на больших расстояниях, снижен, предотвращая связывание в гамма-диапазоне и, следовательно, дальнейшую обработку информации и воспламенение для доступа сознания. При этом, каковы возможные последствия этого баланса медленной / быстрой активности в качестве механизма-кандидата для сложной обработки, связанной с сознанием?

Интересная перспектива, которая также могла бы быть формой подтверждения этого механизма, — это использование методов нейромодуляции у пациентов с DOC для повышения их уровня сознания.Целью таких методов нейромодуляции может быть «ребалансировка» локальной и глобальной обработки, например, за счет использования транскраниальной прямой или попеременной стимуляции (tDCS / tACS применяется как к лобному, так и к теменному участку одновременно, чтобы увеличить низкочастотную стимуляцию). синхронизация в тета-диапазоне. В настоящее время считается, что tACS может модулировать эндогенные ритмы мозга с помощью электрических полей относительно низкого уровня (<1 В / м, как обсуждалось в Modolo, Denoyer, Wendling, & Benquet, 2018), что могло бы предполагают использование частоты стимуляции в тета-диапазоне для увеличения остаточных колебаний в этом частотном диапазоне (т.е., предполагая, что остаточные анатомические связи все еще присутствуют). Двухсайтовый лобно-теменной tACS в тета-диапазоне может тогда предоставить неинвазивную возможность повышения уровня сознания у пациентов с DOC, в ожидании, что некоторая остаточная анатомическая связь остается в случае пациентов с повреждением головного мозга. Интересно, что недавнее исследование (Violante et al., 2017) использовало двухсайтовый tACS в тета-диапазоне у здоровых добровольцев и сообщило об улучшении рабочей памяти, функции, также зависящей от лобно-теменной сети.Другое исследование с использованием tACS, нацеленного на лобно-височную сеть, сообщило об увеличении производительности рабочей памяти у пожилых людей по сравнению с сопоставимыми уровнями у молодых участников (Reinhart & Nguyen, 2019). Эти недавние результаты, полученные на людях, предоставляют убедительные доказательства того, что изменение баланса обработки информации с помощью протоколов нейромодуляции может способствовать повышению уровня сознания у некоторых пациентов с DOC (например, когда повреждение длинных волокон белого вещества не слишком серьезно). Интересно, что в нескольких исследованиях tDCS с разной степенью успеха предпринимались попытки улучшить уровень сознания у пациентов с DOC.Например, рандомизированное клиническое исследование пациентов с MCS (всего 40 пациентов), направленное на применение tDCS над левой префронтальной дорсолатеральной корой, показало умеренное улучшение уровня сознания после 4-недельного протокола (Martens et al., 2018). Это подтвердило более ранние исследования, демонстрирующие положительное влияние повторных tDCS (хотя и в течение короткого времени) на уровень сознания у пациентов с DOC (Thibaut, Bruno, Ledoux, Demertzi, & Laureys, 2014; Thibaut et al., 2017). Однако один сеанс tDCS над моторной корой не привел к улучшению (Martens et al., 2019), предполагая, что повторяющиеся сеансы tDCS могут быть ключевыми. Отметим, что, несмотря на ограничение, заключающееся в том, что tDCS ограничена с точки зрения параметров стимуляции (т.е. отсутствие возможности регулировать частоту стимуляции), эти клинические результаты обнадеживают и должны способствовать дальнейшему использованию неинвазивной нейромодуляции у пациентов с DOC, наряду с исследованиями. о лежащих в основе механизмах.

Доктор Джон Д. Кресслер

Материалы конференции

2019 | 2018 | 2017 | 2016 | 2015 | 2014 | 2013 | 2012 | 2011 | 2010 | 2009 | 2008 | 2007 | 2006 — 1986

2019 Документы

И.Джу, М. Макпартлин, К.-В.П. Хуанг, М. Доэрти, Б. Вайланкур, К.Д. Чеон и Дж.Д. Кресслер, «Высоко линейный, высокомощный усилитель мощности SiGe HBT для WLAN 802.11ac / ax, использующий компактный четырехканальный трансформатор с коротким замыканием второй гармоники и встроенные термодатчики», Технический сборник IEEE International Solid-State Circuits Conference , стр. 80-81, 2019.

C.T. Коэн, В. Уильямс, Н.Э. Лоуренко, М. Фрунчи, К. Чеон и Дж. Д. Кресслер, «MicroNimbus: одночиповый SiGe-радиометр 60 ГГц для дистанционного зондирования из космоса», Труды конференции GOMAC-Tech 2019 — Государственные приложения микросхем и критических технологий , стр. .1-4, 2019.

П. Гоули и Дж. Д. Кресслер, «Электронно-фотонные интегральные схемы на основе кремния: отказоустойчивость в космической среде», Труды конференции GOMAC-Tech, 2019 г. — Государственная конференция по применению микросхем и критическим технологиям , стр. 1-4, 2019 г.

Н. Лоренко, Д. Денисон, А. Кардосо, К. Коэн, М.-К. Чо, и Дж.Д. Кресслер, «Интегральная схема с поперечным радиочастотным фильтром (TRAFFIC)», Труды конференции GOMAC-Tech 2019 года по правительственным приложениям микросхем и критическим технологиям, стр.1-4, 2019.

S. Zeinolabedinzadeh, A.C. Ulusoy, R.L. Schmid, F. Inanlou, T. Chi, J.S. Парк, Х. Ван и Дж. Д. Кресслер, «SiGe-трансивер W-диапазона с новой встроенной функцией самотестирования», Труды тематического совещания IEEE 2019 года по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах стр. 1-4, 2019.

2018 Документы

A.A. Наваз, Дж. Qayyum, A.C. Ulusoy, N. Karaulac, S. Jung, D. Fleischhauer, S. Shankar, J.D. Cressler и W.Ван Норт, «Новый образец качества для оценки задержки затвора CML», Труды тематической конференции IEEE по датчикам и сенсорным сетям , стр. 73-76, 2018.

А. Ильдефонсо и Дж. Д. Кресслер, «Стратегии радиационной защиты для ВЧ схем и систем на основе SiGe», Труды 2018 GOMAC-Tech — Конференция по правительственным приложениям микросхем и критическим технологиям , стр. 1-4, 2018.

М.-К. Чо, И. Сонг и Дж. Д. Кресслер, «SiGe двунаправленный приемопередающий чип на основе истинной временной задержки для крупномасштабных широкополосных антенн с синхронизацией», Труды симпозиума по радиочастотным интегральным схемам IEEE MTT-S 2018, стр.1-4, 2018.

M. Frounchi, C. Coen, C.D.Y. Чеон, Н. Лоренко, У. Уильямс и Дж. Д. Кресслер, «Интерфейс приемника SiGe с подавлением изображения в V-диапазоне для дистанционного зондирования атмосферы», Труды симпозиума IEEE BiCMOS и сложных полупроводниковых интегральных схем и технологий , 2018 г., С. 223-226, 2018.

С. Рао, Т. Чанг, И. Сонг, М.-К. Чо и Дж.Д. Кресслер, «Распределенный, многослойный SiGe-усилитель мощности на 1–20 ГГц», Труды 2018 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium , стр.202-205, 2018.

AP Omprakash, A. Ildefonso, G. Tzintzarov, J. Babcock, R. Mukhopadhyay и JD Cressler, «Использование SiGe-on-SOI HBT для создания аналоговых схем 300C», Proceedings of the 2018 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Симпозиум по интегральным схемам и технологиям , стр. 206-209, 2018 г.

U.S. Raghunathan, B.R. Виер, З. Флитвуд, М.А. Окли, В. Джейн и Дж. Д. Кресслер, «Оптимизация профиля базы эмиттера SiGe HBT для повышения термостабильности и радиочастотной линейности», Труды симпозиума IEEE BiCMOS и сложных полупроводниковых интегральных схем и технологий 2018 г. , стр.190-193, 2018.

B.R. Виер, Р.П. Мартинес, США Рагхунатан, Х. Ин, С. Зейнолабединзаде и Дж.Д. Кресслер, «Возвращение к безопасной рабочей области: модели старения SiGe HBT для проектирования схем с учетом надежности», Труды IEEE BiCMOS и интегральных схем на основе сложных полупроводников 2018 и технологический симпозиум , стр. 215-218, 2018.

Т. Ши, Ю. Гонг, С. Равичандран, В. Сундарам, Дж. Д. Кресслер и Р. Туммала, «Следующее поколение автомобильных радаров с передовыми достижениями в области устройств SiGe и встраивания в стеклянные панели (GPE)», Proceedings of 68-я Конференция по электронным компонентам и технологиям IEEE 2018 , стр.1245-1250, 2018. DOI: 10.1109 / ECTC.2018.00192

2017 Документы

З. Флитвуд и Дж. Д. Кресслер, «Радиационное упрочнение и корреляция тяжелых ионов с лазером в устройствах и схемах SiGe», Труды 2017 GOMAC-Tech — Конференция по правительственным приложениям микросхем и критическим технологиям , стр. 1-4, 2017

И. Джу, М.А. Окли и Дж.Д. Кресслер, «Каскодный усилитель мощности SiGe HBT с обратной связью класса F класса F с гармонически настроенным выходным трансформатором», Труды симпозиума по радиочастотным интегральным схемам IEEE MTT-S 2017 г. , стр. .1-4, 2017.

Я. Гонг, М.-К. Чо и Дж.Д. Кресслер, «Двунаправленный 6-разрядный фазовращатель X-диапазона для антенн с фазированной решеткой, использующий метод активного DPDT-переключателя», Труды симпозиума по радиочастотным интегральным схемам IEEE MTT-S 2017 г. , стр. 1-4, 2017.

W. Williams, C. Coen, M. Frounchi, N. Lourenco и JD Cressler, «MicroNimbus: температурный профилометр Cubesat для атмосферы Земли с использованием однокристального SiGe-радиометра 60 ГГц», Proceedings of the 2017 IEEE International Geoscience и симпозиум по дистанционному зондированию , стр.1-4, 2017.

C.T. Коэн, А. Ильдефонсо, З. Флитвуд и Дж. Д. Кресслер, «Квадратный детектор SiGe HBT 19–34 ГГц со сверхнизким 1 / f-шумом для атмосферных радиометров», Труды Европейской конференции по СВЧ-интегральным схемам 2017 г. , стр. 163–166, 2017

M.T. Wachter, A. Ildefonso, Z.E. Флитвуд, Н. Лоуренко, Г. Цинцаров, Н.Дж.-Х. Рош, А. Хачатрян, П. Макмарр, Х. Хьюз, Дж. Уорнер, Д. МакМорроу, Полин Паки и Дж. Д. Кресслер, «Влияние общей ионизирующей дозы на переходную реакцию технологии SiGe BiCMOS», Proceedings of the Конференция по излучению и его воздействию на компоненты и системы, 2016 г., , статья J4, стр.1-4, 2017.

А. Ильдефонсо, И. Сонг, З.Е. Флитвуд, Н. Лоуренко, М. Вахтер и Дж. Д. Кресслер, «Моделирование распространения единичных переходных процессов в приемнике прямого преобразования SiGe BiCMOS», Труды конференции 2016 года по излучению и его воздействию на компоненты и системы , документ J9, стр. 1-4, 2017

R. Perez-Martinez, U.S. Raghunathan, A.P. Omprakash, B.R. Wier, M.A. Oakley, Z.E. Флитвуд и Дж.Д. Кресслер, «Прогнозирование серьезных отказов и максимальный рабочий диапазон SiGe HBT», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2017 г., , стр.122-125, 2017.

2016 Документы

I. Ju, M-K. Чо, Р. Шмид, М. Митчелл и Дж. Д. Кресслер, «Совместная разработка SiGe X-диапазона, асимметричного переключателя SPDT с низкими вносимыми потерями, мощного переключателя с управляемой нагрузкой и сверхмалошумящего МШУ для модулей T / R следующего поколения. , « Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2016 г. , стр. 1–4, 2016 г.

И. Сонг, М.-К. Чо, Дж. Хопкинс, М. Митчелл и Дж. Д. Кресслер, «Широкополосный активный двунаправленный делитель / сумматор мощности 2–22 ГГц на основе 130-нм SiGe BiCMOS Technology», Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2016 , стр.1-4, 2016.

К. Коэн, С. Зейнолабединзаде, М. Кайнак, Б. Тиллак и Дж. Д. Кресслер, «Высокоэффективный удвоитель частоты 138–170 ГГц SiGe HBT для приложений с ограничением мощности», Труды 2016 IEEE MTT-S Симпозиум по радиочастотным интегральным схемам , стр. 23–26, 2016 г.

США Рагхунатан, Б. Виер, Р.П. Мартинес, Х. Ин, З. Флитвуд, С. Зейнолабединзаде, А. Омпракаш и Дж. Д. Кресслер, «Моделирование сильноточного повреждения в SiGe HBT при импульсном напряжении», Труды 2016 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp.17-20, 2016.

М.-К. Чо, И. Сонг, З. Флитвуд и Дж. Д. Кресслер, «Широкополосный активный двунаправленный цифровой ступенчатый аттенюатор SiGe с использованием активного переключателя DPDT», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2016, , стр. 122 -125, 2016.

B.R. Wier, U.S. Raghunathan, Z.E. Флитвуд, М.А.Оукли, А.Дж. Джозеф, Вибхор Джайн и Дж.Д. Кресслер, «Об использовании вертикальных коллекторов сверхперехода для улучшения характеристик пробоя в SiGe HBT», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2016 г., , стр.21-24, 2016.

B.R. Wier, U.S. Raghunathan, Z.E. Флитвуд, М.А.Оукли, А.Дж. Джозеф, Вибхор Джайн и Дж.Д. Кресслер, «Об использовании вертикальных коллекторов сверхперехода для улучшения характеристик пробоя в SiGe HBT», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2016 and Technology Meeting , pp. 21-24, 2016.

2015 Документы

A.C. Ulusoy, R.L. Schmid, M. Kaynak, B. Tillack, J.D. Cressler, High-Performance W-band LNA и SPDT Switch in 0.13 м SiGe HBT Technology, Материалы симпозиума IEEE Radio and Wireless 2015, стр. 162-164, 2105.

Z.E. Fleetwood, B. Wier, U. Raghunathan, N.E. Лоренко, М. Окли, А.Дж. Джозеф и Дж.Д. Кресслер, Оптимизация вертикального профиля SiGe HBT для смягчения радиационно-индуцированных нарушений, Труды 2015 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. 72-75, 2015. Награда за лучшую студенческую работу.

А.П. Омпракаш, П.С. Чакраборти, Х. Инь, А. Кардозу, А.Ильдефонсо и Дж.Д. Кресслер, «О потенциале использования SiGe HBT на SOI для поддержки новых приложений до 300C», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2015, 2015, , стр. 27-30, 2015.

Р. Шмид, П. Сонг, К. Коэн, А. К. Улусой и Дж. Д. Кресслер, «Интегрированный кремний-германиевый петлевой и входной передаточно-приемный переключатель W-диапазона для встроенного самотестирования», Протоколы Международного симпозиума IEEE MTT-S 2015 г. , стр.1-4, 2015.

AC Ulusoy, RL Schmid, M. Kaynak, B. Tillack и JD Cressler, «High-Performance W-band LNA and SPDT Switch in 0.13 m SiGe HBT Technology», Proceedings of the 2015 IEEE Radio and Wireless Symposium , С. 162-164, 2015.

W. Khan, C. Ulusoy, R. Schmid, T. Chi, JD Cressler, H. Wang и J. Papapolymerou, «SPDT-переключатель диапазона D (110–170 ГГц) в 32 нм CMOS SOI», Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2015 г., , стр.1-4, 2015.

2014 Документы

A.S. Кардосо, П. Саха, П.С. Чакраборти, Д. Флейшхауэр и Дж.Д. Кресслер, Широкополосные переключатели SPDT с низкими потерями и фазовращатель с коммутируемой линией в 180-нм RF CMOS на технологии SOI, Proceedings of the 2014 IEEE Radio and Wireless Symposium , pp. 199-201, 2014.

AC Ulusoy, RL Schmid, C. Coen и JD Cressler, Малошумящий усилитель SiGe HBT с переключаемым ядром для радиометров миллиметрового диапазона, Труды тематического совещания IEEE 2014 года по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр.22-24, 2014.

С. Юнг, П. Сонг, И. Сонг, Дж. Д. Кресслер, Дж. А. Бэбкок, Исследование температурно-зависимой линейности слабонасыщенных, электрически согласованных NPN и PNP SiGe HBT, Труды тематического совещания 2014 IEEE по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр. 86-88, 2014.

П. Сонг, А.К. Улусой, Р. Шмид и Дж. Д. Кресслер, SiGe LNA с высоким коэффициентом усиления, W-диапазон и коэффициент шума ниже 4,0 дБ, Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2014 г. 17, 4 стр., 2014.

И. Сонг, Р. Шмид, Д. Ховард, С. Юнг и Дж.Д.Кресслер, Широкополосный асимметричный балун Маршана с широкополосной связью 34–110 ГГц в технологии 180 нм SiGe BiCMOS, Труды 2014 IEEE MTT- S International Microwave Symposium , статья WEP-20, 4 страницы, 2014.

С. Зейнолабединзаде, П. Сонг, М. Кайнак, М. Камарей, Б. Тиллак и Дж. Д. Кресслер, Низкий фазовый шум и высокая выходная мощность 368 ГГц и 156 ГГц Источники сигналов в 130-нм технологии SiGe HBT, Труды 2014 IEEE MTT-S International Microwave Symposium , статья THP-18, 4 страницы, 2014.

M.A. Oakley, B. Wier, U.S. Raghunathan, P.S. Чакраборти и Джон Д. Кресслер, О надежности каскодных усилителей SiGe HBT, Труды симпозиума по радиочастотным интегральным схемам IEEE MTT-S 2014 года , стр. 445-448, 2014.

П. Сонг, Р. Л. Шмид, А. Улусой и Дж. Д. Кресслер, Однополюсный однополюсный переключатель высокой мощности с низкими потерями, использующий SiGe PIN-диоды, Труды симпозиума по радиочастотным интегральным схемам IEEE MTT-S 2014 г. , стр.195-198, 2014.

С. Зейнолабединзаде, М. Кайнак, В. Хан, М. Камарей, Б. Тиллак, Дж. Папаполимеру и Дж. Д. Кресслер, 314 ГГц, полностью интегрированный SiGe-передатчик и приемник со встроенной антенной, Proceedings of the 2014 IEEE Симпозиум по радиочастотным интегральным схемам МТТ-С , стр. 361-364, 2014.

AC Ulusoy, RL Schmid, WT Khan, M. Kaynak, B. Tillack и John D. Cressler, Исследование деградации fT / fmax из-за межсоединений устройств в технологии SiGe HBT 0,5 ТГц, Proceedings of the 2014 IEEE Bipolar / Совещание по схемам и технологиям BiCMOS , стр.211-214, 2014.

Р.Л. Шмид и Дж.Д. Кресслер, SiGe-усилитель с переменным коэффициентом усиления с семью состояниями с цифровым управлением, малошумящий усилитель, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2014 г. , стр. 187-190, 2014.

П. Песня, А .. Улусой, Р.Л. Шмид, С.Н. Зейнолабединзаде и Дж.Д. Кресслер, SiGe-усилители мощности W-диапазона, Труды 2014 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. 151-154, 2014.

С.Коэн, Р. Шмид, Дж. Д. Кресслер, М. Кайнак и Б. Тиллак, МШУ с радиометром со сверхмалым шумом и низким энергопотреблением 18,7 ГГц в SiGe-технологии 0,5 ТГц с использованием индукторов с травлением на задней стороне, Труды 2014 IEEE Bipolar / Совещание по схемам и технологиям BiCMOS , стр. 191–194, 2014 г.

T. Chi, J.S. Парк, Р.Л. Шмид, А.С. Улусой, Дж. Д. Кресслер и Х. Ван, Маломощный и сверхкомпактный передний интерфейс передатчика W-диапазона на основе 90-нм технологии SiGe BiCMOS, Труды 2014 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Встреча , стр.155-158, 2014.

S. Zeinolabedinzadeh, A.L. Vera Lpez, N.E. Lourenco, M. Kaynak, B. Tillack, M. Kamarei, J. Papapolymerou и JD Cressler, Масштабируемая матрица передатчиков SiGe 22, 316 ГГц с новым методом фазовой синхронизации и встроенными антеннами, маломощные и сверхкомпактные W -полосный передатчик с использованием технологии 90 нм SiGe BiCMOS, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2014 г., , стр. 60-63, 2014.

С. Юнг, Т. Инглэнд, И. Сонг, Б. Виер, Дж.Д. Кресслер, Д.А. Бэбкок, Дополнительный SiGe HBT на стабилизаторе напряжения с малым падением напряжения SOI с использованием обнуляющего резистора, Труды Международного симпозиума IEEE 2014 по схемам и системам , стр. 2453-2456, 2014.

С. Юнг, И. Сонг и Дж. Д. Кресслер, Систематическая методология применения графа потока сигналов масонов к анализу цепей обратной связи, Труды Международного симпозиума IEEE 2014 по схемам и системам , стр. 2421-2424, 2014.

Ф.Inanlou, W. Khan, S. Zeinolabedinzadeh, P. Song, RL Schmid, T. Chi, AC Ulusoy, J. Papapolymerou, H. Wang и JD Cressler, Компактный, маломощный, несимметричный и дифференциальный SiGe W- диапазонные LNA, Proceedings of the 2014 IEEE European Microwave Symposium , pp. 1396-1399, 2014.

2013 Документы

Р. Шмид, Т. Квач, А. Маттамана и Дж.Д. Кресслер, Анализ переключаемых транзисторных ядер SiGe HBT для малошумящих усилителей, Труды конференции GOMAC Tech 2013 — правительственные приложения и критические технологии , стр.115-118, 2013.

S. Jung, J.D. Cressler, J.A. Бэбкок, Дж. Сестра и А. Бухгольц, Метод достижения низкого входного импеданса и независимости произведения коэффициента усиления и полосы пропускания в дифференциальных TIA, Труды Международного симпозиума IEEE 2013 г. по схемам и системам , стр. 598-601, 2013

С. Шанкар, В. ван Ноорт и Дж.Д. Кресслер, Прогнозирование задержки затвора CML для больших сигналов с использованием Y-параметров для быстрой оптимизации процесса, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2013, , стр.207-210, 2103.

У. Рагхунатан, П.С. Чакраборти, Б. Вейр, Дж. Д. Кресслер, Х. Ясуда и П. Менц, TCAD-моделирование накопленных стрессовых повреждений во время зависимого от времени смешанного стресса, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2013, , стр.179 -183, 2013.

Д. Ховард, Т. Инглэнд, Н. Лоренко, А. Кардосо и Дж. Д. Кресслер, Схема определения характеристик SiGe HBT на кристалле для использования в радиочастотных системах с самовосстановлением, Proceedings of the 2013 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Встреча , стр.203-206, 2013.

Р. Шмид, П. Сонг и Дж. Д. Кресслер, Компактный ВЧ-переключатель SPDT на базе трансформатора 60 ГГц, использующий диодные SiGe HBT, Труды IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting 2013, pp.111- 114, 2013.

К. Коэн, Дж.Р. Пипмайер и Дж.Д. Кресслер, Интегрированная кремний-германиевая электроника для радиометров на базе CUBESAT, Труды Международного симпозиума IEEE 2013 года по геонауке и дистанционному зондированию , стр. 1286-1289, 2013.

B.R. Вир, США Рагхунатан, П.С. Чакраборти, Дж. Д. Кресслер, Х. Ясуда, П. Менц, Механизмы деградации базового тока в SiGe HBT NPN, подверженных сильноточной нагрузке, Труды Международного симпозиума по исследованиям твердотельных устройств IEEE 2013 г. , стр. 1-2, 2013.

2012 Документы

П.К. Саха, С. Шанкар, Р. Шмид, Р. Миллс и Дж. Д. Кресслер, «Анализ и разработка малошумящего усилителя 326 ГГц в технологии SiGe HBT», Труды симпозиума IEEE Radio and Wireless 2012 , стр.203-206, 2012.

С. Сет, Дж. Д. Кресслер, Дж. А. Бэбкок, Дж. Цестра, Т. Краковски, Дж. Танг и А. Бухгольц, «Сравнение характеристик интермодуляционных искажений компактных моделей HICUM и VBIC для pnp SiGe HBT на SOI», Труды тематического совещания 2012 IEEE по кремнию Монолитные интегральные схемы в радиочастотных системах , стр. 219-222, 2012.

C.H.J. Пох, Р.Л. Шмид, Дж.Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Переключатель SPDT с X-диапазона на Ka-диапазон с использованием 200 нм SiGe HBT», Труды тематического совещания IEEE 2012 года по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр.183-186, 2012.

А. Гоял, М. Сваминатан, А. Чаттерджи, Д. Ховард и Дж. Д. Кресслер, «Самопроверяемый малошумящий усилитель на основе SiGe и встроенная методология самотестирования для множественных характеристик характеристик РЧ-усилителей», Труды 2012 г. Международный симпозиум по качеству электронного дизайна , стр. 7-12, 2012.

T.D. England, R.M. Дистелхорст, С. Финн, Л. Наджафизаде, Дж.Д. Кресслер, «Проводные приемопередатчики SiGe BiCMOS с холодным подключением для распределенных электронных систем», Труды конференции IEEE Aerospace 2012 , стр.1-8, 2012 (на CDROM).

С. Шанкар, П. Саха, Д. К. Ховард, Р. Дистелхорст, Т. Д. Англия, А. Кардосо и Дж. Д. Кресслер, Самовосстановление на кристалле коэффициента подавления изображения смесителя для электронных систем со смешанными сигналами, Proceedings of the 2012 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. 190-193, 2012.

R.L. Schmid, C.T. Коэн, С. Шанкар и Дж.Д. Крессл, Лучшие практики обеспечения стабильности каскодных усилителей SiGe HBT с низким уровнем шума, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2012, , стр.194-197, 2012.

С. Зейнолабединзаде, Н. Лоуренко, М. Камарей и Дж. Д. Кресслер, Дифференциальный SiGe VCO V-диапазона с безваракторной настройкой, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2012 г., , стр. 198-201 , 2012.

Л. Наджафизаде, С. Аслам и Дж.Д. Кресслер, Эксплуатация опорных схем SiGe в условиях планетарной внешней среды, Труды Международного семинара 2012 года по контрольно-измерительным приборам для планетарных миссий , стр.1-2, 2012.

D. Howard, C.-S. Чо, и Дж.Д. Кресслер, Широкополосный, миллиметровый, асимметричный балун Маршана в 180 нм SiGe BiCMOS технологии, Труды симпозиума по радиочастотным интегральным схемам 2012 IEEE MTT-S , стр. 425-428, 2012.

K.C. Правин, Н. Пушпа, Дж. Д. Кресслер и А. П. Гнана Пракаш, Исследование радиационной реакции двух поколений SiGe HBT на гамма-излучение Co-60 и облучение тяжелыми ионами, Труды 19 ^{-го Национального симпозиума} по радиационной физике , стр.244-247, 2012.

N.E. Лоуренко, Р.Л.Шмид, К.А. Моэн, С. Phillips, TD England, JD Cressler, J. Pekarik, J. Adkisson, R. Camillo-Castillo, P. Cheng, J. Ellis-Monaghan, P. Gray, D. Harame, M. Khater, Q. Liu, A. Валлетт, Б. Зеттерлунд, В. Джайн и В. Каушал, «Полная доза и переходная характеристика SiGe HBT от нового 4-го поколения, 90 нм SiGe BiCMOS Technology», Труды конференции IEEE 2012 г. по ядерным и космическим радиационным эффектам Data Workshop , стр. 205-209, 2012 г.

2011 Документы

Р. Арора, С. Сет, C.H.J. Пох, Дж.Д. Кресслер, А.К. Саттон и Х. Найфех, «Влияние расстояния между контактами исток / сток на ВЧ-надежность 45-нм ВЧ-полевых МОП-транзисторов», Труды Международного симпозиума по физике надежности IEEE 2011 г., стр. 461-466, 2011.

C.A.D. Морсилло, К. Паттерсон, Т. Тривикраман, Б. Лакруа, К. Коэн, К.Х.Дж. По, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Легкая 64-элементная органическая фазированная решетка с интегрированной схемой передачи-приема SiGe в X-диапазоне», Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2011 г., , стр. .1-4, 2011.

С. Шанкар, С.Дж. Хорст, П. Саха, Д. К. Ховард, Р. Дистелхорст, TD England и JD Cressler, «Широкий диапазон настройки, источник тестового сигнала с синхронизацией по амплитуде для самовосстановления, электронные системы со смешанными сигналами», Труды 2011 г. IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. 29-32, 2011.

С. Сет, С. Х. По, Т. Тривикраман, Р. Арора и Дж. Д. Кресслер, «Использование насыщенных SiGe HBT для реализации сверхнизких / мощных малошумящих усилителей X-диапазона», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS 2011 г. , стр.102-105, 2011.

DC Howard, P. Saha, S. Shankar, R. Diestelhorst, T. England и JD Cressler, «UWB SiGe LNA для многополосных приложений с восстановлением процесса на основе извлечения характеристик устройства постоянного тока», Proceedings of the 2011 IEEE Совещание по биполярным / биКМОП схемам и технологиям , стр. 110-113, 2011.

П.К. Саха, Д. Ховард, С. Шанкар и Дж.Д. Кресслер, «Адаптивный широкополосный микшер для подавления изображений SiGe для самовосстанавливающегося приемника», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2011 г., , стр.98-101, 2011.

П. Чакраборти, К.А. Моен и Дж.Д. Кресслер, «Прогнозирующее моделирование в TCAD индуцированного масштабированием, обратносмещенного, туннельного тока эмиттер-база в SiGe HBT», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2011 г., , стр. 13–16, 2011 г. .

X. Geng, D. Ma, Z. Chen, F. Dai, J.D. Cressler, J.A. Яегер, М. Mojarradi, A. Mantooth, B.J. Blalock и R.W. Berger, «Интерфейс резистивного датчика высокоскоростного канала с RHBD в 0.5 м SiGe BiCMOS для UWT от -180 ° C до 120 ° C, Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2011 г., , стр.79-82, 2011.

С.Э. Паттерсон, Т. Тривикраман, С. Бхаттачарья, C.T. Коэн, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Разработка технологии многослойной органической упаковки для полностью встроенного модуля T / R», Труды Европейского симпозиума IEEE по микроволновому излучению 2011 г., стр. 261-264, 2011.

Документы 2010 г.

Т.К. Тривикраман, А. Мадан и Дж. Д. Кресслер, «Об устойчивости SiGe HBT LNA к большим сигналам для высокочастотных беспроводных приложений», Труды тематического совещания IEEE 2010 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр. 156-159, 2010.

А. Мадан, Т. Тривикраман, С. Сет, Р. Верма, Дж. По и Дж. Д. Кресслер, «Новый и простой метод измерения для определения интермодуляционных искажений без использования анализатора спектра», Труды тематического совещания IEEE 2010 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в RF Systems , стр.88-91, 2010.

J.C.-H. Пох, П. Ченг, Т.К. Тривикраман и Дж.Д. Кресслер, «SiGe-усилитель с низким уровнем шума, L-диапазон, L-диапазон и полностью интегрированная согласующая сеть», Труды тематического совещания IEEE 2010 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр. -71, 2010.

С.Э. Паттерсон, Т. Тривикраман, С. Бхаттачарья, Дж.Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Легкая органическая антенная решетка X-диапазона со встроенным усилителем SiGe», Труды симпозиума IEEE Radio and Wireless 2010 , стр.84-87, 2010.

R.M. Дистелхорст, С. Финн, Л. Наджафизаде, Д. Ма, П. Си, К. Улаганатан, Дж. Д. Кресслер, Б. Блалок, Ф. Дай, А. Мантуз, Л. Дель Кастильо, М. Мохарради и Р. Бергер , «Монолитный, широкотемпературный канал усиления заряда для пьезоэлектрических датчиков в экстремальных условиях», Труды аэрокосмической конференции IEEE 2010 , стр. 1-9, 2010.

К. Уэббер, Дж. Холмс, М. Фрэнсис, Р. Бергер, А. Мантуз, К.Корнетт, Б. Блэлок, Р. Гринвелл, Дж. Д. Кресслер, Р. Дистелхорст и А. Аутурс, «Управляемые событиями методы моделирования смешанных сигналов для функциональной проверки системы в пакете», Труды конференции IEEE Aerospace Conference 2010 , С. 1-15, 2010.

Д. Томас, Н. Лоренко, Дж. Д. Кресслер и С. Финн, «SiGe-усилитель и буферные схемы для высокотемпературных приложений», Труды Международной конференции по высокотемпературной электронике IMAPS 2010 г. , стр.379-385, 2010.

P.S. Чакраборти, К. Моен, Дж. Д. Кресслер, Х. Хо, Х. Ясуда, Б. Эклунд и Р. Уайз, «Прогнозирующее моделирование проводимости SiGe HBT с использованием TCAD», Труды Международного собрания по технологиям и устройствам SiGe, 2010 г., , стр. 1-2 августа 2010 г.

C.H.J. Пох, С. Бхаттачарья, Дж. Фергюсон, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Извлечение сосредоточенного элемента, модель эквивалентной схемы для межсоединений в трехмерных корпусах с использованием структуры с одним переходом со встроенными конденсаторами», Труды журнала «Электронные компоненты и технологии» 2010 г. Конференция , стр.1783-1788, 2010.

Дж. Д. Кресслер, «Новый подход к образованию в области микроэлектроники и нанотехнологий для студентов всех дисциплин», Труды Ежегодной конференции Американской ассоциации инженерного образования 2010 г., статья AC-2010-89, стр. 1-12, 2010 г.

С. Хорст, П. Чакраборти, П. Саха, Дж.Д. Кресслер, Х. Густат, Б. Хайнеманн, Г.Г. Фишер, Д. Нолл и Б. Тиллак, «Сравнение характеристик фазового шума осциллятора SiGe HBT npn и pnp на дополнительной платформе SiGe», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г., , стр.13-16, 2010.

С. Сет, Т. Тривикраман, П. Ченг, Дж. Д. Кресслер, Дж. Бэбкок и А. Буххольц, «Исследование надежности РЧ-сигналов для больших сигналов дополнительных SiGe HBT на SOI, предназначенных для использования в беспроводных приложениях», 2010 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. 133-136, 2010.

П. Ченг, С. Хорст, С. Филлипс, С. Сет, Р. Миллс, Дж. Д. Кресслер, Дж. Бэбкок и А. Буххольц, «Исследование низкочастотных и фазовых шумов в дополнительных SiGe HBT на КНИ», Протоколы конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г. , стр.165-168, 2010.

Дж. Юань, К.А. Моэн и Дж.Д. Кресслер, «Исследование транспорта между коллектором и базой в SiGe HBT, разработанных для полутерагерцовых скоростей», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010, , стр. 157-160, 2010.

П. Саха и Дж. Д. Кресслер, «Настраиваемый микшер для подавления изображения SiGe X-диапазона», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г., , стр. 196-199, 2010.

К.А. Моэн, Дж. Юань, П. Чакраборти, М. Беллини, Дж. Д. Кресслер, Х. Хо, Х. Ясуда и Р. Уайз, «Улучшенный двухмерный региональный анализ времени прохождения для оптимального масштабирования SiGe HBT», Материалы конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г., , стр. 257-260, 2010 г.

С. Шанкар, С. Хорст и Дж. Д. Кресслер, «SiGe-кольцевые генераторы X-to-Ku диапазона с перестройкой частоты и амплитуды для многополосных приложений BIST», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г., , стр. .9-12, 2010.

А. Мадан, Дж.Д. Кресслер, А.Дж. Джозеф, «Высоколинейный обратный режим SiGe BiCMOS RF-переключатель», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г., , стр. 61-64, 2010.

P.S. Чакраборти, С.Дж. Хорст, К. Моэн, М. Беллини и Дж.Д. Кресслер, «Исследование электротермической нестабильности SiGe HBT 150 ГГц, изготовленных на основе КНИ», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2010 г., , стр.141-144, 2010.

Л. Луо, Г. Ню, Л. Наджафизаде и Дж. Д. Кресслер, «Влияние неидеальной температурной зависимости IC-VBE на сверхширокий температурный диапазон эталонных схем SiGe HBT с запрещенной зоной», Proceedings of the 2010 IEEE Bipolar / Совещание по схемам и технологиям BiCMOS , стр. 220-223, 2010 г.

С.Э. Паттерсон, Т. Тривикраман, А. Йепес, С. Бхаттачарья, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Внедрение недорогой и легкой антенны X-диапазона со встроенной электроникой SiGe RF», Труды Международного симпозиума по геофизике и дистанционному зондированию 2010 IEEE , стр.681-684, 2010.

В ВИДЕ. Киз, Дж. Адамс, Л.М. Смит, Р.Э. Рэй и Дж.Д. Кресслер, «Продвинутая авионика и процессорные системы для гибкой архитектуры космических исследований», Труды конференции AIAA Space Conference , 2010, стр. 1-8, 2010.

WT Khan, S. Bathacharya, S. Horst, JD Cressler и J. Papapolymerou, «Осциллятор K-диапазона с низким уровнем фазового шума на органической жидкокристаллической полимерной подложке (LCP)», Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2010 г. , стр.1186-1189, 2010.

Д.К. Ховард, К.Х.Дж. Пох и Дж. Д. Кресслер, «Сверхширокополосный малошумящий усилитель SiGe HBT 3-20 ГГц с контролем усиления и обратных потерь для многополосных беспроводных приложений», Труды симпозиума IEEE Midwest Symposium по схемам и системам 2010 г., , стр. 445-448, 2010 г.

З. Сю, Г. Ниу, Л. Луо и Дж. Д. Кресслер, «Физическая модель туннельного тока с использованием ловушек для криогенного температурного компактного моделирования SiGe HBT», Труды симпозиума Электрохимического общества 2010 г. по SiGe и Ge: материалы , Обработка и устройства , vol.33, с. 301-310, 2010.

M. Mudholkar, HA Mantooth, G. Niu, JD Cressler, «Прямое извлечение параметров сопротивлений основания и эмиттера для SiGe HBT с использованием только данных постоянного тока», Труды симпозиума Электрохимического общества 2010 года по SiGe и Ge: материалы, обработка и Приборы , т. 33, стр. 337-348, 2010.

C.H.J. Пох, Д.К. Ховард, П. Ченг, Дж. Папаполимеру и Дж. Д. Кресслер, «Деэмбедирование линий передачи с использованием двухполупериодной модели контактной площадки с ЭМ-моделированием», Технический сборник 2010 IEEE Азиатско-Тихоокеанский симпозиум по СВЧ , стр.1208-1211, 2010.

C.H.J. Пох, С. Бхаттачарья, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Выделение модели с сосредоточенными параметрами для межсоединений в LCP с использованием структуры с одним переходом со встроенным конденсатором», Труды конференции по электронным компонентам и технологиям IEEE 2010 г. , стр. 1783-1788, 2010 г.

А. Мадан, С. Сет, Дж. Д. Кресслер, X. Би и К. Грин «Понимание и моделирование линейности в кремниево-германиевых биполярных транзисторах с гетеропереходом», Труды корпорации TECHCON , 2010 г., статья 4.7. С. 1-4, 2010.

Р. Арора, К.А. Моэн, А. Мадан, Дж.Д. Кресслер, Э. Чжан, Д. Fleetwood, R.D. Schrimpf A.K. Саттон и Х. Найфех, «Влияние стыковки корпуса и расстояния между контактами истока / стока на надежность 45-нм ВЧ-КМОП горячего носителя», Труды Международного семинара по комплексной надежности 2010 г., стр. 56-60, 2010.

2009 Документы

С. Хорст, С. Филлипс, Х. Лавасани, Ф. Аязи и Дж. Д. Кресслер, «Цифровые делители частоты SiGe с пониженным остаточным фазовым шумом», Труды конференции IEEE Custom Integrated Circuits Conference, 2009 , стр.251-254, 2009.

Д. Ма, Х. Генг, Ф. Дай и Дж. Д. Кресслер, «Фильтр низких частот Баттерворта SC 6-го порядка для криогенных приложений от -180 ° C до 120 ° C», Proceedings of the 2009 IEEE Aerospace Conference , pp. 1 -8, 2009.

П. Ченг, С. Сет, К. М. Гренс, Т. Тривикраман, М. Беллини, Дж. Д. Кресслер, Дж. Бэбкок, Т. Чен, Дж. Ким и А. Буххольц, «Понимание зоны безопасности высокочастотной эксплуатации SiGe HBT на SOI», Proceedings of the 2009 IEEE Bipolar / Совещание по схемам и технологиям BiCMOS , стр.17-20, 2009.

С. Сет, П. Ченг, К. М. Гренс, Дж. Д. Кресслер, Дж. Бэбкок, Т. Чен, Дж. Ким и А. Бухгольц, «Сравнение радиочастотной линейности npn и pnp SiGe HBT, изготовленных на толстопленочной КНИ», Proceedings of the 2009 IEEE Совещание по биполярным схемам и технологиям BiCMOS , стр. 29-32, 2009 г.

T.K. Тривикраман, А. Аппасвами, С.Д. Филлипс, А. Саттон и Дж.Д. Кресслер, «Новая структура устройства с использованием совместно используемого субколлектора, каскодированного обратного режима SiGe HBT для повышения радиационной стойкости», Proceedings of the 2009 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp.79-82, 2009.

Дж. Юань и Дж. Д. Кресслер, «Новая конструкция коллектора суперперехода для улучшения напряжения пробоя в высокоскоростных SiGe HBT», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2009 г., , стр. 75-78, 2009.

T.K. Тривикраман, W.-M.L. Куо и Дж.Д. Кресслер, «Двухканальный, сверхмалопотребляющий входной каскад SiGe BiCMOS-приемника для радаров с фазированной решеткой X-диапазона», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2009 г., , стр.43-46, 2009.

Д. С. Ховард, Х. Ли и Дж. Д. Кресслер, «Маломощный, коэффициент шума 1,8–2,6 дБ, широкополосный малошумящий усилитель SiGe HBT для многополосных беспроводных приложений», Труды конференции IEEE 2009 г. С. 55-58, 2009.

Д. Б. Томас, Дж. Д. Кресслер, Л. Наджафизаде, Р. У. Джонсон, Л. Пельц и С. Филлипс, «Производительность и надежность SiGe-устройств и схем для высокотемпературных приложений», Труды Международной конференции по сетям высокотемпературной электроники IMAPS 2009 г. , с.49-56, 2009.

К. Паттерсон, Т.К. Тривикраман, С. Бхаттачарья, К.Х.Дж. По, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Органическая вафельная упаковка для SiGe-малошумящего усилителя X-диапазона», Труды 2009 IEEE European Microwave Symposium , стр. 141-144, 2009.

T.K. Тривикраман, К. Гренс, Дж. М. Эндрюс, В.-М. Куо, Дж. П. Комо, М. Мортон, Дж. Д. Кресслер, Дж. Папаполимеру и М. Митчелл, «Однокристальный 4-битный модуль SiGe BiCMOS T / R для диапазона X Радиолокационные системы с фазированной решеткой », Труды XXX собрания Союза радионауки (URSI) , стр.1-2, 2009.

C.M. Гренс, П. Ченг и Дж.Д. Кресслер, «Исследование зоны безопасной работы РЧ сигналов с большим сигналом на каскодных SiGe HBT с агрессивным смещением для приложений усилителя мощности», Труды тематического совещания IEEE 2009 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в Системах РФ , с. 237-240, 2009.

T.K. Тривикраман, К. Гренс, W.-M.L. Куо, Дж. Эндрюс и Дж. Д. Кресслер, «Высоколинейный, X-диапазон, SiGe малошумящий усилитель для улучшенного динамического диапазона в радиолокационных и беспроводных системах следующего поколения», Труды тематического совещания IEEE 2009 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в РФ. Системы , стр.221-224, 2009.

П.К. Саха, Дж. П. Комо и Дж. Д. Кресслер, «Переключатель nMOS SPDT диапазона K и 1-битный фазовращатель, реализованный в 130-нм технологии SiGe BiCMOS», Труды тематического совещания IEEE 2009 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр 92-95, 2009.

З. Сюй, Г. Ню, Л. Луо, П.С. Чакраборти, Д. Томас, П. Ченг и Дж.Д. Кресслер, «Криогенное моделирование слабых сигналов РЧ и извлечение параметров SiGe HBT», Труды тематического совещания IEEE 2009 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр.96-99, 2009.

С. Хорст и Дж. Д. Кресслер, «Нелинейность AM / PM в SiGe HBT», Труды тематического совещания IEEE 2009 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр. 241-244, 2009.

С. Санатанамурти, В. Рамачандран, М.Л. Аллес, Р.А. Рид, Л. Massengill, A. Raman, M. Turowski, A. Mantooth, M. Barlow, K. Moen, M. Bellini, A. Sutton и JD Cressler, «Моделирование чувствительности SRAM SEU при пониженной эксплуатации», Труды 2009 г. GOMAC-Tech — Государственная конференция по применению микросхем и критическим технологиям , стр.551-554, 2009.

К. Климер, Т. Хеффнер, М.Л. Аллес, Л. Массенгилл, Р.А. Рид, Б. Блэлок и Дж. Д. Кресслер, «Исследование одиночных переходных процессов на основе моделирования в операционном усилителе малой мощности SiGe BiCMOS», Труды конференции GOMAC-Tech-Government, 2009 г., , стр. 539 -542, 2009.

А. Мадан, Т. Тривикраман и Дж. Д. Кресслер, «Механизмы отказа в КМОП-переключателях, подверженных высокочастотному напряжению», Труды Международного симпозиума по физике надежности 2009 IEEE , стр.741-744, 2009.

С. Филлипс, А. Саттон, М. Беллини, А. Аппасвами, Дж. Кресслер, А. Грилло, Дж. Визкелети, П. Маршалл, М. МакКарди, Р. Рид и П. Додд, «Влияние глубин Изоляция траншеи на надежности передовых SiGe HBT в радиационной среде », Труды Международного симпозиума по физике надежности 2009 IEEE , стр. 157-164, 2009.

П.С. Чакраборти, А. Аппасвами, П.К. Саха, Н. Джа, Дж.Д. Кресслер, Х. Ясуда, Б. Эклунд и Р. Уайз, «Смешанные механизмы деградации напряжений в pnp SiGe HBT», Труды Международного симпозиума IEEE по физике надежности , 2009 г., стр.83-88, 2009.

2008 Документы

Дж. Юань и Дж. Д. Кресслер, «Повышение скорости SiGe HBT с использованием методов fT-удвоителя», Труды тематического совещания IEEE 2008 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр. 50-53, 2008 г.

П. Ченг, А. Аппасвами, М. Беллини и Дж. Д. Кресслер, «Исследование явлений горячих носителей в npn и pnp SiGe HBT», Труды тематического совещания IEEE 2008 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах. , стр.54-57, 2008.

Р. Бергер, Дж. Д. Кресслер, Р. Гарбос, М. Мохарради, Л. Пельц, Б. Блалок, В. Джонсон, Г. Ниу, Ф. Дай, А. Мантуз, Дж. Холмс, М. Аллес, П. Маккласки, «Миниатюрная система сбора данных для экстремальных температур», Труды конференции IEEE Aerospace 2008 г., стр. 1-7, 2008 г.

A.S. Киз, Дж. Адамс, Дж.Д. Кресслер, Р. Дарти, М.А.Джонсон и М.С. Патрик, «Высокопроизводительная радиационно-стойкая электроника для космических и лунных сред, Труды Международного форума космических технологий и приложений 2008 года (STAIF) , стр.749-756, 2008.

А. Мадан, Дж. Д. Кресслер и С. Кестер, «Низкочастотный шум в полупроводниковых транзисторах SiGe n-MODFET со скрытым каналом», Труды Международного совещания по кремний-германиевым технологиям и устройствам (ISTDM) 2008 г. , стр. 60- 61, 2008.

П. Ченг, К.М. Гренс, А. Аппасвами, П. Чакраборти и Дж.Д. Кресслер, «Моделирование смешанного режима постоянного и высокочастотного напряжения в усилителях мощности SiGe HBT», Труды конференции по биполярным схемам и технологиям BiCMOS в 2008 г. , стр.133-136, 2008.

C.M. Гренс, С. Сет и Дж.Д. Кресслер, «Интермодуляционные характеристики SiGe HBT с общей базой», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2008 г., , стр. 244-247, 2008 г.

Дж. Юань, Дж. Д. Кресслер, Ю. Цуй, Г. Ню, С. Финн и А. Джозеф, «О дизайне профиля SiGe HBT для радиочастотных лунных приложений вплоть до 43 К», Труды 2008 IEEE Bipolar / Совещание по схемам и технологиям BiCMOS , стр. 25-28, 2008 г.

X. Li, W.-M.L. Куо и Дж.Д. Кресслер, «SiGe-усилитель с отслеживанием и удержанием на 40 Гвыб / с», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2008 г., , стр. 1-4, 2008.

Л. Луо, Г. Ниу, Д. Томас, Дж. Юань и Дж. Д. Кресслер, «Предел максимального выходного напряжения принудительного зажима IE в SiGe HBT, работающих при криогенных температурах», Труды 2008 IEEE Bipolar / BiCMOS Совещание по схемам и технологиям , стр. 41-44, 2008 г.

Дж.Эндрюс, Дж.Д. Кресслер, W.-M.L. Куо, К. Гренс, Т. Тривикраман и С. Филлипс, «Усилитель мощности X-BandSiGe мощностью 850 мВт», Труды конференции IEEE Bipolar / BiCMOS, 2008 г., , стр. 109-112, 2008 г.

З. Сю, Х. Вэй, Г. Ниу, Л. Луо, Д. Томас и Дж. Д. Кресслер, «Моделирование температурно-зависимых характеристик IC-VBE SiGe HBT в диапазоне 43–400K», Труды 2008 IEEE Bipolar / Совещание по схемам и технологиям BiCMOS , стр. 81-84, 2008 г.

T.K. Тривикраман, W.-M.L. Куо, Дж. П. Комо и Дж. Д. Кресслер, «Влияние масштабирования технологических узлов на ВЧ-переключатели nMOS SPDT», Технический дайджест Европейского симпозиума IEEE по микроволновому излучению, 2008 г., стр. 374-377, 2008 г.

К. Паттерсон, С. Хорст, С. Бхаттачарья, Дж. Д. Кресслер и Дж. Папаполимеру, «Недорогая органическая упаковка для беспроводных систем миллиметрового диапазона на основе кремния», Технический сборник Европейского симпозиума по микроволновому излучению IEEE 2008 г. , стр. 1242-1245, 2008.

М. Беллини, Дж. Д. Кресслер, М. Туровски, Г. Авенье, А. Шантр и П. Шевалье, «Трехмерный региональный анализ времени прохождения SiGe HBT на тонкопленочных КНИ», Труды Электрохимического общества 2008 г. Симпозиум по SiGe и Ge: материалы, обработка и устройства , vol. 16 (10), стр. 1079-1088, 2008.

A.S. Киз, Дж. Адамс, М. Патрик, М.А.Джонсон и Дж.Д. Кресслер, «Обзор проекта НАСА по радиационно-стойкой электронике для космической среды», Proceedings of the AIAA Space Conference 2008 , pp.1-7, 2008.

К. Улаганатан, Н. Намбиар, Б. Протро, Р. Гринвелл, С. Чен, Х. Хоанг, Р. Бротон, К. Корнетт, Г. Фу, Б. Дж. Блэлок, К. Бриттон-младший, M.N. Эриксон, Х.А. Мантуз, Дж. Д. Кресслер и Р. В. Бергер, «Инструментальный канал SiGe BiCMOS для приложений в экстремальных условиях», Труды симпозиума IEEE Midwest по схемам и системам , стр. 217-220, 2008 г.

М. Уллан, Дж. Райс, Г. Бройманс, Дж.Д. Кресслер, Д. Дамиани, С. Диес, Т. Гадфорт, А.А. Грилло, Р. Хакенбург, Г. Хэйр, А. Джонс, Дж. Кирстед, В. Коннененко, И. Мандич, Ф. Мартинес-МакКинни, Дж. Меткалф, Ф. М. Ньюкомер, Дж. А. Парсонс, С. Филлипс, С. Решиа, HF-W. Садрозинский, А. Сейден, Э. Спенсер, Х. Шпилер, А. К. Саттон, Ю. Тазава, М. Уайлдер и Э. Вульф, «Оценка двух технологий SiGe HBT для обновления ATLAS sLHC», Proceedings of Тематический семинар 2008 г. по электронике для физики элементарных частиц , стр. 111-115, 2008 г.

J.S. Райс, М. Уллан, Г.Brooijmans, J. D. Cressler, D. Damiani1, S. Diez, T. Gadfort, A.A. Грилло, Р. Хакенбург, Дж. Хэйр, А. Джонс, Дж. Кирстед, В. Кононенко, И. Мандич, Ф. Мартинес-МакКинни, Дж. Меткалф, новичок в области FM, Дж. А. Парсонс, С. Филлипс, С. Решиа, HF FW. Садрозинский, А. Сейден, Н. Спенсер, Х. Шпилер, А.К. Саттон, Ю. Тазава, Э. Вульф, М. Уайлдер, Характеристики технологий SiGe HBT 8HP и 8WL после облучения высокой дозой / флюенсом », Proceedings of симпозиум IEEE по ядерной науке и конференция по медицинской визуализации , стр.2206-2210, 2008.

А. Мадан, С.Д. Филлипс, Дж.Д. Кресслер, П.В. Маршалл, К. Лян и Г. Фриман, «Влияние протонного облучения на радиочастотные характеристики 65-нм КМОП-технологии», Труды конференции IEEE Radiation Effects on Components and Systems (RADECS) 2008 г., , стр. 47- 52, 2008.

2007 Документы

W.-M.L. Куо, Дж. П. Комо, Дж. М. Эндрюс, Дж. Д. Кресслер и М. А. Митчелл, «Сравнение однополюсных двухпозиционных переключателей на nMOSFET шунтирующих и последовательных / шунтирующих nMOSFET для модулей фазированной решетки X-диапазона T / R», Труды 2007 IEEE Тематическое совещание по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр.249-252, 2007.

С. Венкатараман, Б. Банерджи, С.-Х. Ли, Дж. Ласкар, Дж. Папаполимеру и Дж. Д. Кресслер, «Криогенная работа с малым сигналом для полевых МОП-транзисторов 0,18 мкм», Труды тематического совещания IEEE 2007 г. по кремниевым монолитным интегральным схемам в радиочастотных системах , стр. 52-55, 2007.

Я. Цуй, Г. Ниу, Й. Ли, С. С. Тейлор, К. Лян и Дж. Д. Кресслер, «О избыточных шумовых факторах и уравнениях шумовых параметров для РЧ КМОП», Труды тематического совещания 2007 IEEE по кремниевым монолитам. Интегральные схемы в радиочастотных системах , стр.40-43, 2007.

M.L. Аллес, Р.А. Рид, А. Калавагунта, Б. Серавски, Я. Пеллиш, Э. Монтес, Б. Блалок, Л. Пельц, Дж. Д. Кресслер, П. У. Маршалл и Дж. Ниу, «Влияние холодных температурных сред на единичные радиационные эффекты», Труды 2007 GOMAC-Tech — Конференция по правительственным применениям микросхем и критическим технологиям , стр. 429-432, 2007.

П. Ченг, К. Чжу, Дж.Д. Кресслер и А.Дж. Джозеф, «Спектр повреждений SiGe HBT в смешанном режиме», Технический сборник Международного симпозиума IEEE по физике надежности, 2007 г., , стр.566-567, 2007.

Дж. П. Комо, Дж. Д. Кресслер, М. Митчелл, Н. Кинайман и Ж.-П. Лантери, «Методы проектирования и компоновки для оптимизации шунтирующих SPDT-переключателей серии nMOS в 130-нм технологии SiGe BiCMOS», Proceedings of the 2007 IEEE MTT-S RFIC Symposium , pp. 457-460, 2007.

T.K. Тривикраман, W.-M.L. Куо, Дж.П. Комо, А.К. Саттон, Дж.Д. Кресслер, П.В. Маршалл и М.А. Митчелл, «Коэффициент шума 2 мВт, менее 2 дБ, SiGe-малошумящий усилитель для высокогорных или космических радиолокационных приложений X-диапазона», Труды симпозиума 2007 IEEE MTT-S RFIC , стр.629-632, 2007.

Дж. Эндрюс, Дж. Д. Кресслер и М. Митчелл, «Двухкаскадный SiGe-усилитель мощности X-диапазона с высоким коэффициентом усиления», Труды Международного симпозиума IEEE MTT-S 2007 г., посвященного микроволновому излучению , стр. 817-820, 2007.

М. Беллини, П. Ченг, А. Аппасвами, Дж. Д. Кресслер и Дж. Кай, «1 / f-шум в SiGe HBT, изготовленных на CMOS-совместимой тонкой пленке SOI», Труды Четвертого Международного симпозиума SPIE по шуму и колебания в схемах, устройствах и материалах , vol.6600, с. 0х2-0Н9, 2007.

Ченг, Э. Чжао, Дж. Д. Кресслер и Дж. Прасад, «О механизмах низкочастотного шума в вертикальных кремниевых транзисторах pnp BJT», Труды четвертого Международного симпозиума SPIE по шуму и колебаниям в схемах, устройствах, и Материалы , т. 6600, стр. 0C1-0C9, 2007.

А. Аппасвами, Дж. Д. Кресслер и Г. Ниу, «Новый феномен базового тока в SiGe HBT, работающих в инверсном режиме», Труды Европейской конференции по исследованиям твердотельных устройств IEEE 2007 г. , стр.350-353, 2007.

C.M. Гренс, Дж.Д. Кресслер и А.Дж. Джозеф, «Характеристики больших сигналов, линейность и надежность каскодных SiGe HBT с агрессивным смещением для приложений усилителя мощности», Труды 2007 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. 135-138, 2007.

Дж. П. Комо, М. А. Мортон, W.-M.L. Куо, Т. Тривикраман, Дж.М. Эндрюс, К. Гренс, Дж. Д. Кресслер, Дж. Папаполимеру и М. Митчелл, «Монолитный 5-битный SiGe BiCMOS-приемник для радиолокационных систем с фазированной решеткой X-диапазона», Труды 2007 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. .172-175, 2007.

М. Беллини, Дж. Д. Кресслер и Дж. Кай, «Оценка высокотемпературных возможностей SiGe HBT, изготовленных на CMOS-совместимой тонкой пленке SOI», Proceedings of the 2007 IEEE Bipolar / BiCMOS Circuits and Technology Meeting , pp. . 234-237, 2007.