宾夕法尼亚大学电子设计店使用质量流量控制来优化嗅觉计,以进行短期记忆保留研究

科学的进步使人们对人体最复杂的器官:大脑有了更深入的了解。剩下的一个谜团是人脑保留和回忆信息的机制。宾夕法尼亚大学的戈特弗里德实验室正在努力通过嗅觉(嗅觉)的研究来解开这个谜团。

他们在嗅觉方面的研究可能会在短期记忆保留与促进短期记忆保留的大脑活动之间的联系上产生令人兴奋的结果。

本实验

该实验室设计了一项实验来深入了解气味、短期记忆保留和大脑活动之间的相关性。下面简单介绍一下实验过程:

  1. 设置 MRI 机器来监测受试者的大脑活动。
  2. 向受试者展示一系列三种不同的气味。
  3. 等待一小段时间,从 7 到 10 秒不等
  4. 向受试者介绍另一种气味。
  5. 然后,受试者确定该气味是否是上述三种气味之一,以及他们认为自己最初闻到气味的顺序。

为了促进这项研究,实验室需要一台机器来精确分配特定体积的每种气味。这就是宾夕法尼亚大学电子设计店总监米格尔·埃尔南德斯(Miguel Hernandez)及其团队的用武之地。

挑战 1:构建嗅觉计来精确传递气味

为了进行这项实验,该实验室致力于开发一种嗅觉计,能够利用气动和气压精确地传递多达 12 种不同的气味。由于阀门的限制,该机器的第一次迭代无法以足够高的精度运行。

在宾夕法尼亚大学电子设计车间,该团队改进了嗅觉计的电气设计并简化了设备。最终版本利用两个Alicat 质量流量控制器(MC-20SLPM) 以设定的时间间隔调节通过每个气味容器的氧气流量。Hernandez 先生表示,“我们相信 Alicat 流量控制器及其测量将是精确的。”

挑战 2:连接每个香味容器上的控制器和电磁阀

下一个挑战是连接每个气味容器的质量流量控制器和电磁阀。在与 Alicat 的工程团队讨论情况后,Hernandez 先生测试了模拟电子设计,并使用 MatLab 软件向控制系统提供命令。一个名为 PsychToolbox 的 MatLab 开源软件包使他能够创建一个简化的命令界面,从而可以轻松调整流量控制器并调节流向任何给定阀门的氧气饱和度。

Alicat 控制器的集成显示屏上显示的实时参数还使 Hernandez 先生可以轻松监控过程输出并确保嗅觉计的电子设备正常运行。

带 Alicat 质量流量控制器的嗅觉计系统

嗅觉计系统

结论

在对嗅觉计进行最终测试后,埃尔南德斯先生向 Gottfried 实验室交付了一款紧凑而精确的设备,该设备完全根据他们的研究参数量身定制。此后,该实验室在各种研究项目中使用了该机器,并发现受试者的大脑活动独立编码气味的“什么”和气味序列的“时间”。

研究小组观察到,活动的延迟对后来对气味的回忆有直接影响。研究结果还表明,某些大脑活动模式使得共享大脑中共同“位置”的多个记忆项目能够独立维护,从而允许单独回忆。

戈特弗里德实验室的下一步计划是什么?

虽然这个项目确实回答了一些有关短期记忆保留以及大脑在回忆过程中如何运作的问题,但戈特弗里德实验室还有很多工作要做。该团队打算继续使用埃尔南德斯先生的嗅觉计来更多地了解大脑中信息的保留和回忆。

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