Diseño de un circuito estimador de la tasa de disparos de un detector de impulsos eléctricos neuronales

Abstract

El desarrollo de la tecnología enfocada a la medicina relacionada al sector de enfermedades ligadas al sistema nervioso ha requerido de dispositivos capaces de detectar de manera precisa las señales que emite, siendo estas los impulsos eléctricos neuronales, ya que mediante las mismas se puede obtener la información que se transmite de neurona en neurona tales como movimientos psicomotrices o captaciones sensoriales. Una alternativa desarrollada para la detección de estos impulsos son los circuitos implantables en el cerebro, los cuales obtienen las señales neuronales de manera extracelular; es decir, obtención de señales de neuronas cercanas a un electrodo mediante penetración de la corteza cerebral. Es posible del uso de una etapa de detección para la obtener los impulsos mas es necesaria la diferenciación entre la señal neuronal y el ruido existente. Se hace uso de un filtro dentro de la detección, pero este solo filtra el ruido que tiene distinta frecuencia a la emitida por una neurona y no el obtenido de las neuronas alejadas al electrodo. Por ello, el establecimiento de un nivel de comparación permite la correcta detección de estos impulsos eléctricos neuronales, siendo una manera de obtenerlo mediante la estimación de la tasa de disparo del detector. La presente tesis tuvo como objetivo el diseño de un circuito estimador en tecnología CMOS capaz de obtener la estimación de la tasa de disparo de un detector de impulsos eléctricos neuronales. El estimador consiste en un comparador que identifica los instantes que la señal neuronal es mayor a un valor umbral fijo y un filtro Gm-C retroalimentado cuya salida es un valor proporcional a la tasa de disparo del comparador. En la tesis se describen los circuitos analógicos basados en tecnología 0.35um CMOS de AMS utilizados para los diseños del comparador y del filtro; asimismo, el diseño de los mismos y del estimador. También, se presentan los resultados obtenidos en las simulaciones mediante el software de simulación Virtuoso Environment (Cadence Design System) donde se utilizó como señal de entrada del comparador una señal neuronal amplificada de 2s de duración.