فهرست مطالب

مهندسی پزشکی زیستی - سال یازدهم شماره 1 (بهار 1396)

فصلنامه مهندسی پزشکی زیستی
سال یازدهم شماره 1 (بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/02/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید حجت سبزپوشان*، فاطمه پورحسن زاده صفحات 1-18
    در این مقاله، روشی جدید برای کاهش سرعت رشد تومور بدون رگ پیشنهاد می شود. این یافته می تواند به برنامه ریزی درمان و افزایش طول عمر بیماران سرطانی کمک کند. روش پیشنهادی، براساس مدلی بر پایه عامل برای رشد تومور بدون رگ است.  در این تحقیق، پدیده فراخوانی سلول های ایمنی که به طور معمول پس از شناسایی سلول های توموری انجام می شود، در مدل درنظرگرفته شده است. پارامترهای مدل با استفاده از نتایج تجربی و آزمایشگاهی   in vivo، به طور سازگار با بیولوژی سرطان تنظیم می شوند. نتایج نشان می دهند که مدل پیشنهادی می تواند پدیده رشد تومور بدون رگ را به طور کیفی و کمی شبیه سازی کند و همچنین ایده ای نو برای کند کردن فرآیند رشد تومور پیشنهاد می کند. بر اساس این ایده و با در نظر گرفتن دو نوع سلول سرطانی تکثیر شونده ، با افزایش وابستگی احتمال تکثیر سلول های توموری به شرایط محیطی، رشد توموری کند تر خواهد شد.
    کلیدواژگان: رشد تومور، مدل بر مبنای عامل، سیستم ایمنی، تقسیم سلول های تکثیر شونده
  • الهام حضرتی، محمودرضا آذغانی* صفحات 19-28

    پدال زدن با دوچرخه ثابت یکی از فعالیت های فیزیکی پرکاربرد برای تقویت عضله ها است. عامل های مختلفی بر عملکرد پدال زدن اثر می گذارند. هدف در این مطالعه، بررسی اثر تغییر سرعت پدال زدن و گشتاور مقاومتی اعمالی در برابر پدال زدن در محدوده محل های ممکنه پدال زدن (از نظر سینماتیکی) بر فعالیت عضله ها و نیروهای مفصلی مچ پا، زانو و ران است. برای این منظور، از مدل بیومکانیکی حرکت انسان ارایه شده در نرم افزار انی بادی استفاده شد. توان مکانیکی پدال زدن در مقدار ثابت w 200 قرار داده شد. سرعت یا نرخ پدال زدن 40، 60، 80، 100 و rpm 120 و گشتاور مقاومتی اعمالی در برابر پدال زدن 0، 5، 10، 15 و Nm 20، در محدوده محل های ممکنه پدال زدن در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که اگرچه محدوده محل های ممکنه پدال زدن از نظر سینماتیکی مناسب است، با تغییر سرعت پدال زدن و گشتاور مقاومتی اعمالی، تمام محل های پدال زدن از این محدوده، به دلیل فعالیت بیش از حد عضله ها (بیش از 95/0)، مناسب نیستند. در نرخ پدال زدن 80، 100 و rpm 120 با اعمال گشتاور مقاومتی 0 و Nm 5، به طور تقریب تمام محل های ممکنه مناسب هستند (فعالیت عضله ها کمتر از 95/0). با افزایش سرعت پدال زدن در یک سطح گشتاور مقاومتی ثابت، بخش بیشتر و با افزایش گشتاور مقاومتی اعمالی در یک سطح نرخ پدال زدن، بخش کمی از محدوده ممکنه، مناسب (فعالیت عضله ها کمتر از 95/0) است. نیروهای مفصلی با کاهش سرعت پدال زدن و افزایش گشتاور مقاومتی اعمالی، افزایش می یابند.

    کلیدواژگان: پدال زدن، عامل های اثرگذار، مدل اسکلتی-عضلانی، تحلیل دینامیک معکوس، تقویت عضله ها، آسیب های مفصلی
  • سید هانی حجتی، عطاالله ابراهیم زاده*، علی خزایی، عباس باباجانی فرمی صفحات 29-40
    پیش بینی بیماری آلزایمر بر اساس تجزیه و تحلیل شبکه مغز، موضوع بسیاری از مطالعات شده است. هدف ما شناسایی تغییرات در مغز بیمارانی است که از اختلال خفیف شناختی، دچار آلزایمر شده اند یا دچار آلزایمر نشده اند، برای ارایه الگوریتمی برای طبقه بندی این بیماران با استفاده از روش تیوری گراف و اطلاعات آماری. در این الگوریتم، تجزیه و تحلیل همبستگی متمایز را پیشنهاد کردیم و روش ادغام در سطح ویژگی برای تشخیص بیومتریک اعمال شد. با توجه به نتایج شبیه سازی، دقت 167/87 درصد برای پیش بینی بیماری آلزایمر با استفاده از تجزیه و تحلیل همبستگی متمایز و طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان به دست آمد. همچنین تجزیه و تحلیل روی گره های مهم مغز (هاب ها) را انجام دادیم و تعدادی از نقاط مهم مغز در بیماران آلزایمری پیشرونده را پیدا کردیم. در حقیقت، این پژوهش، اولین مطالعه شناختی با استفاده از ادغام تصویر برداری تشدید مغناطیسی حالت استراحت (rs-fMRI) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی ساختاری (sMRI) برای تشخیص تبدیل از اختلال شناختی خفیف به بیماری آلزایمر است. روش پیشنهادی، بر پتانسیل استفاده از داده های تصویر برداری rs-fMRI و sMRI، را برای تشخیص پیشرفت بیماری در مراحل اولیه تاکید می کند.
    کلیدواژگان: پیش بینی بیماری آلزایمر، تئوری گراف، اطلاعات آماری مغز، تصویرنگاری تشدید مغناطیسی، گره هاب، تجزیه و تحلیل همبستگی متمایز
  • سید حجت سبزپوشان*، تینا قدسی اثناعشری، فاطمه پورحسن زاده صفحات 41-49
    سرطان یکی از مهم‎ترین عوامل مرگ و میر در جامعه بشری است؛ از این رو، دانشمندان همواره به دنبال یافتن روش های نوین برای مقابله با این بیماری هستند. درک بیشتر از دینامیک تومورهای سرطانی در بدن، کمک قابل توجهی به این تحقیقات می‎کند؛ بنابراین ساخت مدل های دقیق و ساده برای رشد تومور، اهمیت زیادی دارد. مدل های گوناگونی برای دینامیک رشد سلول های سرطانی در بدن ارایه شده است. در برخی از مدل ها، به اندرکنش انواع سلول ها در سیستم سرطانی اشاره شده است. سلول های موجود در سیستم سرطانی، شامل سلول های تومور، سالم و سیستم ایمنی می‎هستند. مدل های ارایه شده قبلی که برمبنای این سه جمعیت سلولی بنا شده اند، به طور معمول قادر به شبیه سازی رفتارهای آشوبگونه نیستند؛ در حالی که بیولوژی سرطان، وجود آشوب در این سیستم را تایید کرده است. در این مقاله، مدلی سه متغیر حالته ارایه شده و نشان داده می‎شود که به ازای مقادیری از پارامترها، سیستم قادر به شبیه سازی رفتارهای آشوبگونه می‎است. پارامترهای مدل، بر اساس روابط بیولوژیکی تعریف شده اند و هر یک از آن ها، نقش خاصی در دینامیک سیستم ایفا می کنند. برای تجزیه و تحلیل نقش پارامترها، بازه مشخصی به هر پارامتر اختصاص داده و با رسم نمودار، دوشاخگی تغییر رفتار سیستم مشاهده شده است. نتایج نشان می دهد، برخی از پارامترها نقش کمتری در رفتار سیستم دارند و با تنظیم بعضی دیگر، می‎توان سیستم را  به درمان کامل (یعنی تنها سلول های سالم) هدایت کرد. با تنظیم پارامترهای دیگر نیز می توان سیستم را به سوی تومور بدخیم سوق داد. پارامترهای مربوط به معادله سیستم ایمنی، کم ترین تاثیر را در دینامیک سیستم دارند. می توان با توجه به این یافته گفت، که اعمال روش درمانی، به طوری که پارامترهای سیستم ایمنی را تغییر دهد، نقش کمی در درمان خواهد داشت؛ در حالی که اعمال روش درمانی، به نحوی که پارامترهای مربوط به سلول های سالم را تغییر دهد، بیشترین تاثیر را دارد.
    کلیدواژگان: سرطان، آشوب، مدل لوتکا-ولترا، دوشاخگی
  • مهدی نویدبخش*، مهدی سجادی، سیمزر حسین زاده صفحات 51-61
    مهندسی بافت، به عنوان روشی مناسب برای جایگزین کردن روش های درمانی فعلی گرفتگی و تصلب شراین کرونری شناخته می شود. چالش های اصلی در مسیر مهندسی رگ های کارآمد به کمک علم مهندسی بافت، انتخاب بیومواد و طراحی ساختار مناسب برای داربست هستند. در مطالعات اخیر نشان داده شده است که هیدروژل های آلژینات حاوی برخی از پروتئین ها مانند فیبرویین، شرایط بسیار مناسبی برای چسبندگی سلولی، فعالیت های سلولی، گسترش و رشد سلول های دیواره عروق خونی از خود نشان می دهند. هدف این مطالعه، بررسی قابلیت مکانیکی این هیدروژل ها و امکان بهبود خواص مکانیکی آن ها با تغییر ساختار شیمایی و فرآیند سنتز، برای استفاده به عنوان داربست مهندسی بافت رگ است. در این پژوهش، پارامتر های مکانیکی مختلف هیدروژل های آلژینات حاوی پروتئین فیبرویین، از جمله مدول کشسانی ناحیه خطی، کرنش و تنش تسلیم و قابلیت تورم داربست های ساخته شده با این هیدروژل ها، بررسی شده اند. تمام پارامتر های ذکرشده از طریق انجام آزمون کشش تک محوره روی نمونه های دمبل شکل و به کمک روابط تحلیلی مربوط به تنش و کرنش استوانه های جدارضخیم، به دست آمده است. نتایج به دست آمده، با پارامتر های مکانیکی متناظر دیواره شریان های کرونری مقایسه شده اند، تا ساختار و روش سنتز بهینه از بین نمونه های آزمایش شده تعیین شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که هیدروژل آلژینات/فیبرویین، در صورت اصلاح ساختار به وسیله ترکیب با هیدروژل آکریل آمید و تشکیل هیدروژل هیبرید و دوشبکه ای آلژینات/فیبرویین/پلی آکریل آمید با سنتز دومرحله ای به وسیله کاتیون های آهن و کلسیم، شرایط مکانیکی بسیار مناسبی برای استفاده به عنوان داربست خواهد داشت. مدول کشسانی هیدروژل آلژینات-فیبرویین با افزودن پلی آکریل آمید، از حدود kPa 46 به kPa 100 و در صورت سنتز دومرحله ای، تا kPa 480 افزایش یافت. داربست ساخته شده با این هیدروژل، ازنظر پارامتر مکانیکی قابلیت تورم، شباهت بیشتری از رگ های پیوندی تجاری موجود به شریان های کرونری طبیعی دارد.
    کلیدواژگان: خواص مکانیکی هیدروژل ها، هیدروژل آلژینات، فیبروئین ابریشم، پلی آکریل آمید، مهندسی بافت رگ
  • محمدرضا خدابخشی، امیرحسین دوائی مرکزی* صفحات 63-81

    امروزه با پیشرفت تکنولوژی و افزایش توان محاسباتی‏، استفاده از مدل های ریاضی برای توصیف کارکرد مغز در وضعیت های نرمال و غیر نرمال‏، به ویژه بررسی عوامل شکل گیری و شیوه های کنترل و درمان برخی از بیماری های سیستم عصبی مانند صرع، بسیار رواج یافته و مدل های بسیاری برای شبیه سازی الگوهای ظاهر شده در سیگنال های مغزی این بیماران تکوین شده اند. یکی از پرکاربردترین انواع مدل سازی ها، مدل های توده نورونی مانند مدل جانسن-ریت می باشند که در عین سادگی، می توانند برخی از الگوها و ریتم های مهم مغزی را شبیه سازی کنند. در این مقاله، سعی شده است تحلیل دینامیکی کاملی از این مدل ارایه شود. ابتدا معادلات مدل به نحوی تغییر داده شده که خروجی مدل، یکی از متغیر های حالت سیستم باشد؛ سپس با تعریف یک پارامتر زیستی جدید (نسبت بازدارش به انگیزش جمعیت های نورونی)، معادلات، بی بعد شده اند و دیاگرام دوشاخگی مدل بی بعد شده به ازای دو پارامتر ورودی و نسبت بازدارش به انگیزش، رسم شده و رفتارهای دینامیکی مدل، شامل دوشاخگی ها، دوره تناوب و فرکانس نوسانات و پاسخ های زمانی، بحث و بررسی قرار گرفته است. همچنین درباره نمود دو رفتار مهم در مدل، یعنی نوسانات موجی شکل ضربه دار (اس.دبلیو.دی) و ریتم های آلفا، بحث شده است. در این مقاله، نشان داده شده است که چطور چنین مدل هایی می توانند توصیفی از بیماری های پیچیده ای مانند صرع را به دست دهند و مکانیزم های دینامیکی، که می توانند توصیف گر گذار از وضعیت نرمال به حملات صرعی باشند، نیز مطرح شده اند. نوآوری این مقاله را می توان تعریف یک پارامتر جدید معنادار و مهم زیستی در مدل بی بعد شده دانست، که تمام تحلیل های دینامیکی بر اساس آن انجام شده است. همچنین برخی دوشاخگی ها و به دنبال آن، برخی از رفتارهای مشاهده شده در مدل، برای اولین بار است که گزارش می شوند. به علاوه، این پارامتر جدید خود شامل دو پارامتر مدل اولیه بوده و به این ترتیب، تاثیر سه پارامتر به طور همزمان در رفتار سیستم بررسی شده است.

    کلیدواژگان: مدل توده نورونی، مدل جانسن-ریت، دوشاخگی به ازای دو پارامتر، نوسانات موجی شکل ضربه دار (اس، دبلیو، دی)، دوپایایی
  • امیرمسعود احمدی، سپیده فراخور سقین سرا، محمدرضا دلیری*، وحید شالچیان صفحات 83-100

    موضوع تحریک الکتریکی مغز و کاربردهای گسترده آن، یکی از موضوعات مهم در بحث فیزیولوژی عصبی است. در روش های تحریک الکتریکی مغزی، پس از اجرای جراحی و کاشتن الکترود، پالس های الکتریکی به سمت نقاط مشخص مغز ارسال می شود. این روش تحریک، مزایای درمانی برای کنترل درد های مزمن، کنترل رعشه، کنترل بیماری پارکینسون، کنترل افسردگی و همچنین کنترل اختلال حرکتی عصبی دارد. یکی از زمینه هایی که در آن به تازگی پیشرفت های خوبی در آن صورت گرفته است، کنترل حرکت و جهت دهی حیوانات در مسیر خاص است. در تمام موارد ذکرشده، شناسایی نقاط هدف برای تحریک مناسب در ناحیه از مغز، اهمیت زیادی دارد. برای توسعه مدل های رفتاری جدید و با هدف ایجاد یک بستر ارتباطی با سیستم عصبی حیوان در فرآیند یادگیری حرکت در موقعیت های مکانی، از سیستم جهت دهی حیوان بر مبنای تحریک الکتریکی استفاده می شود. از تحریک الکتریکی مغز هم به عنوان راهنمایی با ایجاد حس مجازی و هم به عنوان عامل انگیزشی با ایجاد حس پاداش مجازی برای هدایت و جهت دهی حیوان استفاده شده است. در این مقاله، مروری بر انواع رویکردها، اصول و روش های تحریک الکتریکی مغزی استفاده شده در این کاربرد، انجام شده است.

    کلیدواژگان: رت ربات، واسط مغز و کامپیوتر، تحریک الکتریکی، هوش سایبرگ، واسط مغز-مغز
|
  • Seyed Hojat Sabzpoushan *, Fateme Pourhasanzade Pages 1-18
    In this paper, a new method is proposed for slowing down avascular tumor growth. Our method is established on an agent based avascular tumor growth model (ABM). The model is based on biological assumptions with regard to the immune system interactions. The model parameters are fitted in compatability with cancer biology using in vivo expremental data. The immune cells recruitment, which usually occur after that tumor cells are identified, are also considered in ABM model. The results show that the proposed model not only is able to simulate the tumor growth graphically, but also the in vivo tumor growth quantitatively and qualitatively. Besides, the model proposes a new idea for slowing down the tumor growth considering two types of prolaiferative tumor cells, i.e. the tumor will grow slowly if the division probability of the proliferative tumor cells depends on the microenvironmental conditions. The proposed idea has been validated using an in silico simulation.
    Keywords: Tumor growth, Agent Based Models (ABM), Immune system, Division of Proliferative Cell
  • Elham Hazrati, Mahmoud Reza Azghani * Pages 19-28

    Pedaling is one of the common physical activities for muscles strengthening. Pedaling performance is affected by various factors. The purpose of this study is investigating the effect of pedaling rate and resistance moment against pedaling in the feasible pedaling places (kinematics view) on the muscles activity and ankle, knee and hip joints forces. For this purpose, the biomechanical model of human movement system presented in AnyBody software, is used. The mechanical power of pedaling is deemed to constant (200 w). The Pedaling rate of 40, 60, 80, 100 and 120 rpm and the resistance moment of 0, 5, 10, 15 and 20 Nm, are considered in the pedaling feasible places. Results indicate that although the range of pedaling feasible places is proper by the kinematics view, however changing the pedaling rate and the applied resistance moment, all of the pedaling places from this range cannot be proper due to the excessive muscles activity (more than 0.95). In the pedaling rate of 80, 100 and 120 rpm by applying the resistance moment of 0 and 5 Nm, approximately all of the feasible places are suitable (muscles activity are less than 0.95). By increasing the pedaling rate in a constant resistance moment, the large part and reversely, by increasing the resistance moment in a constant pedaling rate, the small part of feasible range are appropriate. Joints forces increase with decreasing the pedaling rate and increasing the applied resistance moment.

    Keywords: Pedaling, Affecting Factors, Musculoskeletal Model, Inverse Dynamic Analysis, Muscles Strengthening, Joints Disorder
  • Seyed Hani Hojjati, Ataollah Ebrahimzadeh *, Ali Khazaee, Abbas Babajani-Fermi Pages 29-40
    Predicting AD based on Brain network analysis has been the subject of much investigation. Here, we aim to identify the changes in brain in patients that conversion from (Mild Cognitive Impariment) MCI to AD (MCI-C) and non conversion from MCI to AD (MCI-NC), to provide an algorithm for classification of these patients by using a graph theoretical approach. In this algorithm we proposed Discriminant Correlation Analysis (DCA), feature level fusion for multimodal biometric recognition method were applied to the original feature sets. An accuracy of 86/167% was achieved for predicting AD using the DCA and the support vector machine classifier. We also performed a hub node analysis and found the number of hubs in progressive AD patients. Indeed, this is the first neuroimaging study that integrates rs-fMRI with sMRI for detecting conversion from MCI to AD. The proposed classification method highlights the potential of using both resting state fMRI and MRI data for identification of the early stage of AD.
    Keywords: Predicting Alzheimer’s Disease, Graph Theory, Statistical Information, MRI, Hub Node, DCA
  • Seyed Hojat Sabzpoushan *, Tina Ghodsi Asnaashari, Fateme Pourhasanzade Pages 41-49
    Cancer is one of the most important causes of mortality in human society; therefore, scientists are always looking for new ways to cope with the disease. Understanding more about the dynamics of cancerous tumors in body can help researches. Therefore, making simple models for tumor growth is important. Various models have been proposed for the dynamics of cancer cell growth in the body. In some models, the interaction of different types of cells in the cancerous system is mentioned. The cells in the cancerous system include tumor, healthy, and the immune system cells. Generally, the previous models based on these three cell populations couldn’t simulate chaotic behaviors, while the biology of cancer has confirmed chaos in the system. In this paper, a model of three variables is presented and it’s shown that for some values ​​of parameters the system can simulate chaotic behaviors. Model parameters are defined based on biological relationships, each of which plays a particular role in the dynamics of the system. To analyze the role of the parameters, a specific interval is assigned to each parameter, and by plotting the bifurcation diagram, behavioral changes of the system is observed. The results show that some of the parameters have less role in the system's behavior, and by adjusting some of them, free tumor system can be provided. Also, by setting other parameters, the system can lead to a malignant tumor. The parameters of the immune system equation have the least effect on the system’s dynamics. Regarding this finding, it can be said that applying a therapeutic approach that changes the parameters of the immune system will play a minor role in treatment. While applying therapies that change the parameters of healthy cells has the greatest effect on treatment.
    Keywords: Cancer, chaos, Lotka-Volterra Model, Bifurcation
  • Mehdi Navidbakhsh *, Mehdi Sajjadi, Simzar Hosseinzade Pages 51-61
    Tissue engineering is a promising approach for developing viable alternative for current treatments of cardiovascular diseases such as autologous vessel and synthetic bypass graft transplantation. One of the major challenges in development of an applicable tissue engineered vessel is proper design of scaffold. Scaffolds are served to mimic the natural in vivo environment of cells where they interact and behave according to the mechanical cues obtained from the surrounding extracellular matrix. In recent studies alginate hydrogels containing silk fibroin protein have shown sufficient biological capability for vascular cells attachment, spreading, growth and metabolic activity. The purpose of this study was to evaluate the mechanical properties of mentioned hydrogels as scaffolds for vascular tissue engineering.  Elastic modulus of linear region, yield strain and stress and compliance of three types of Alginate based hydrogel with different synthesis procedures were obtained via uniaxial tensile test of dogbone shaped specimens and thick-wall cylinders stress-strain equations. Results were compared to find the optimal formulation and synthesis process for mimicing mechanical properties of native tissue. Results of this study shows that while the proposed formulation of alginate/fibroin hydrogel lacks required mechanical stiffness, flexibility and strength; hybrid dual-network hydrogels of alginate/fibroin/polyacrylamide with a two-steps synthesis process and cross-linked by Fe3+ and Ca2+ cations promote suitable mechanical properties to be used as vascular tissue engineering scaffolds. Adding polyacrylamide to alginate-firoin hydrogels increased its elastisity modulus from 46 kPa to 480 kPa with a two step gelation process which makes it more similar to arteries wall tissue mechanically.
    Keywords: Alginate Hydrogels, Vascular Tissue Engineering, Mechanical Properties of Hydrogels, Polyacrylamide
  • Mohammad Reza Khodabakhshi, Amir Hossein Davaie Markazi * Pages 63-81

    Nowadays, with technological advancements and increasing computing power, the use of mathematical models to describe the functioning of the brain in normal and abnormal manners, especially the study of the formation causes and methods of controlling and treating some nervous system diseases, such as epilepsy, have become widespread and many models have been developed to simulate patterns appearing in the brain signals of these patients. One of the most commonly used types of modeling is neural mass models such as the Jansen-Rit model that those can simulate some of the essential brain patterns and rhythms that appear in the brain recorded signals. Therefore, in this paper, we have tried to provide a complete dynamical analysis of the Jansen-Rit model. To analyze this model, first, the equations of the model have been changed so that the output of the model be one of the system states variables. Then, the new equations have been nondimensionalized by defining a biological parameter (proportion of inhibition to excitation in neural populations of the model). In the following, the bifurcation diagram of the dimensionless model has been plotted with respect to nondimensional input and inhibition to excitation proportion parameters (codimension-two bifurcation) and the dynamical behavior of the system, such as bifurcations, periods and frequency of the limit cycles and time responses, have been investigated. Further, we have discussed two significant behaviors in this model, spike-and-wave discharges (SWDs) and alpha rhythms. In the present paper, we have been shown how these models can describe complex disease such as epilepsy and have been mentioned dynamical mechanism underlying transition from a normal state (background activity) to an abnormal situation (epileptic seizures). The innovations of this study one can be the definition of the new meaningful and significant biological parameter in the dimensionless model that all dynamical analysis are based on it. Also, some bifurcations and, consequently, some of the behaviors observed in the model are for the first time reported. Moreover, this new parameter contains two primary model parameters and then the effect of three parameters simultaneously in the system behavior has been investigated.

    Keywords: Neural-Mass Models, Jansen-Rit Model, Codimension-Two Bifurcation, Spike-and-Wave Discharges (SWD), Bistability
  • Amir Masoud Ahmadi, Sepideh Farakhor Seghinsara, Mohamad Reza Daliri *, Vahid Shalchyan Pages 83-100

    The brain stimulation and its widespread use is one of the most important subjects in studies of neurophysiology. In brain electrical stimulation methods, following the surgery and electrode implantation, electrodes send electrical impulses to the specific targets in the brain. The use of this stimulation method is provided therapeutic benefits for treatment chronic pain, essential tremor, Parkinson’s disease, major depression, and neurological movement disorder syndrome (dystonia). One area in which advancements have been recently made is in controlling the movement and navigation of animals in a specific pathway. It is important to identify brain targets in order to stimulate appropriate brain regions for all the applications listed above. An animal navigation system based on brain electrical stimulation is used to develop new behavioral models for the aim of creating a platform for interacting with the animal nervous system in the spatial learning task. In the context of animal navigation the electrical stimulation has been used either as creating virtual sensation for movement guidance or virtual reward for movement motivation. In this paper, different approaches and techniques of brain electrical stimulation for this application has been reviewed.

    Keywords: Rat Robot, Brain Computer Interface, electrical stimulation, Cyborg Intelligence, Brain to Brain Interface