به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب

امیرهمایون جعفری

  • مرضیه ایزدی لای بیدی، عادل مظلومی*، جبرائیل نسل سراجی، فرامرز قره گوزلو، امیرهمایون جعفری، زهرا شیرژیان، کمال اعظم
    مقدمه

    کنترل ترافیک هوایی یک فرایند بسیار پیچیده شامل تعامل چندگانه سیستم انسان-ماشین می باشد که بارکاری ذهنی انسان نقش مهمی در این فرایند ایفا می کند. امروزه شاخص های الکتروآنسفالوگرافی به عنوان نشانگرهای جدید در حوزه ارزیابی بارکاری ذهنی مطرح می باشند. هدف از مطالعه حاضر بررسی ارتباط بین شاخص تتای سیگنال های مغزی و بارکاری ذهنی در کنترلرهای ترافیک هوایی می باشد.

    روش کار

    در این مطالعه چهارده نفر کنترلر ترافیک هوایی شرکت نمودند. کنترلرها دو سناریوی بارکاری کم و زیاد را بر اساس مولفه های بار وظیفه در شبیه ساز کنترل ترافیک هوایی انجام دادند. بارکاری ذهنی کنترلرها در این دو سناریو با استفاده از پرسشنامه  NASA-TLXمورد ارزیابی قرار گرفت. امواج الکتروآنسفالوگرافی افراد در طول انجام وظایف به طور مستمر ثبت شد. سپس، توان مطلق تتا با استفاده از تبدیل سریع فوریه در نواحی مختلف مغزی با استفاده از نرم افزار متلب استخراج گردید و در شرایط بارکاری بالا و پایین با یکدیگر مقایسه شد.

    یافته ها

    نتایج حاصل از مقیاس فردی  NASA-TLXبیانگر این است که بین نمره خام بارکاری در شرایط بارکاری بالا و شرایط بار کاری پایین تفاوت معنی دار وجود دارد (001/0 > P). اختلاف بین توان مطلق تتا در شرایط بارکاری بالا و بارکاری پایین در تمامی مناطق اندازه گیری شده ازلحاظ آماری معنادار بود (05/0 > P) و در درجه اول این شاخص در مناطق فرونتال در شرایط بارکاری بالا افزایش یافت. همچنین با افزایش سابقه کاری، توان مطلق تتا در سطح بارکاری بالا در سمت چپ فرونتال افزایش یافت (021/0 = P، 607/0 = r).

    نتیجه گیری

    توان مطلق تتا شاخص خوبی به منظور ارزیابی بارکاری ذهنی در سطوح مختلف وظیفه کنترل ترافیک هوایی می باشد؛ بنابراین می تواند به عنوان ابزاری مناسب برای طراحی سیستم های پیچیده انسان -ماشین استفاه شود.

    کلید واژگان: بارکاری ذهنی, الکتروآنسفالوگرافی, اندازه گیری های فیزیولوژیک, توان مطلق تتا, کنترل ترافیک هوایی
    Marzieh Izadi Laybidi, Adel Mazloumi*, Jebraeil Nasl Saraji, Faramarz Gharagozlou, AmirHomayoun Jafari, Zahra Shirzhiyan, Kamal Azam
    Introduction

    Air traffic control is a very complex process, including multiple human-machine interactions. Human mental workload plays an important role in this process. Nowadays, electroencephalography indexes are considered as new indicators in the field of assessment of mental workload. The purpose of the present study was to investigate the relationship between EEG theta power and mental workload in air traffic control simulation.

    Material and Methods

    Fourteen air traffic controllers participated in this study. Controllers carried out two scenarios, including low and high workload, based on task load factors in an air traffic control simulator. Mental workload was assessed in these two scenarios by the NASA-TLX questionnaire. EEG signals were continuously recorded during air traffic control tasks. Afterward, absolute theta power was extracted from participants’ EEG using Fast Fourier Transform (FFT) by the MATLAB software and was compared with each other in terms of high and low workload.

    Results

    The results showed a significant relationship in absolute theta power during low and high workload scenarios in all regions of the brain (p < 0.05). Absolute theta power increased primarily in the frontal region during the high workload scenario. Also, there was a significant increase in the relationship between work experience and absolute theta power at the F3 region during the high workload scenario (P=0.021, r=0.607).

    Conclusion

    Absolute theta power provides a good parameter to assess mental workload at different levels of air traffic control tasks. Therefore, it can be used as a tool for the design of human-machine complex systems.

    Keywords: Mental workload, Electroencephalography (EEG), Physiological measures, Absolute theta power, Air traffic control
  • احسان گروسی، عادل مظلومی*، امیرهمایون جعفری، احمدرضا کیهانی، علی شریف نژاد، منصور شمسی پور، رامین کردی
    مقدمه

    استفاده از اگزواسکلتون ها به عنوان یک مداخله ارگونومیک نوین جهت کاهش ریسک فاکتورهای اختلالات اسکلتی عضلانی و افزایش عملکرد انسان در انقلاب صنعتی نسل چهارم نمود پیدا کرده است. هدف مطالعه حاضر ارزیابی استفاده از اگزواسکلتون گردنی هنگام کار در ارتفاع بالای سر از نقطه نظر سطح فعالیت الکتریکی عضلات و میزان ناراحتی درک شده در ناحیه گردن و شانه بود.

    روش کار

    در این مطالعه تجربی از 14 شرکت کننده مرد خواسته شد تا وظیفه شبیه سازی شده بستن پیچ و مهره در ارتفاع بالای سر را در دو حالت استفاده و بدون استفاده از اگزواسکلتون گردنی (مداخله ارگونومیکی) و دو زاویه پوسچرال گردن به صورت تصادفی انجام دهند. حین اجرای وظیفه، فعالیت الکتریکی عضلات هدف در ناحیه گردن و شانه با روش الکترومیوگرافی سطحی ثبت می شد. علاوه بر این، در پایان اجرای هر وظیفه، شرکت کنندگان پرسشنامه میزان ناراحتی درک شده را تکمیل می کردند. پردازش سیگنال های الکترومیوگرافی با نرم افزار Matlab 2017b انجام شد و میزان سطح فعالیت الکتریکی عضلات هدف نسبت به حداکثر فعالیت عضلانی نرمال سازی شد. آنالیز داده های با مدل Random intercept mix در نرم افزار STATA 14 انجام شد.  

    یافته ها

    استفاده از اگزواسکلتون گردنی سبب کاهش معنادار میانگین ناراحتی درک شده در ناحیه گردن و شانه ها شد ولی در ناحیه سایر نواحی، تفاوتی آماری معناداری وجود نداشت. نتایج میانگین سطح فعالیت عضلات استرنوکلیدوماستوید و اسپلینوس کاپیتیس سمت راست و چپ در حین استفاده از اگزواسکلتون گردنی به صورت معنی داری کاهش یافته بودند؛ اما این اختلاف برای عضلات ذوزنقه ای افزایش معنی داری را نشان داد.

    نتیجه گیری

    استفاده از اگزواسکلتون گردنی سبب کاهش سطح فعالیت الکتریکی عضلات و میزان ناراحتی درک شده در ناحیه گردن شد که علت آن مربوط به توزیع وزن سر و گردن توسط جک نگه دارنده اگزواسکلتون در هنگام خمش رو به عقب گردن بود. در طراحی اگزواسکلتون گردنی برای ناحیه شانه و بازو حمایتی در نظر گرفته نشده بود که دلیل وجود نتایج غیر معنادار در ناحیه شانه ها را توجیه می کند؛ بنابراین استفاده از اگزواسکلتون گردنی با اضافه کردن حمایت بیشتر در نواحی شانه ها می تواند به عنوان یک مداخله ارگونومیکی برای کار در ارتفاع بالای سر توصیه گردد.

    کلید واژگان: اگزواسکلتون, طراحی, الکترومیوگرافی, کار بالای سر
    Ehsan Garosi, Adel Mazloumi*, AmirHomayoun Jafari, Ahmadreza Keihani, Ali Sharifnezhad, Mansour Shamsipour, Ramin Kordi
    Introduction

    The use of exoskeletons as a new ergonomics intervention to reduce musculoskeletal disorders risk factors and increase human performance has emerged in the fourth-generation industrial revolution. The aim of this study was to assess the cervical exoskeleton effect on the neck and shoulder muscles electrical activity.

    Material and Methods

    In this experimental study, 14 male participants were asked to perform the simulated overhead work with and without using the cervical exoskeleton at two neck postural angles randomly. During the task, electromyography of the target muscles in the neck and shoulders was recorded. In addition, at the end of each task, participants completed a perceived discomfort questionnaire. Electromyographic signals were processed with Matlab 2017b software and the level of the electrical activity of the target muscles was normalized to the maximum muscle activity. Data analysis was performed using Random intercept mix model in STATA 14 software.

    Results

    Mean perceived discomfort in the neck and shoulders regions significantly reduced by the exoskeleton device, but there was no statistically significant difference in other areas. Also, the mean activity level of sternocleidomastoid and splenius capitis muscles on the right and left was significantly decreased during the use of the cervical exoskeleton. However, this difference showed a significant increase in trapezius muscles.

    Conclusion

    The use of the neck exoskeleton was associated with a reduction of muscle electrical activity and the perceived discomfort in the neck area. These results may be related to transferring neck and head weight by the exoskeleton retaining jack during the neck extension to other areas of the body. The exoskeleton design did not provide support for the shoulder and arm area, which explains the reason for the non-significant results in the shoulder area. Using the exoskeleton with the additional support in shoulder area could be considered as an ergonomic intervention in such overhead works.

    Keywords: Exoskeleton, Design, EMG, Overhead work
  • سجاد شفیع خانی، اعظم السادات فاطمی، گلایل نظری گلپایگانی، سید یاشار بنی هاشم، امیرهمایون جعفری*
    مقدمه

    چرخه سلولی یکی از مهم ترین شبکه های تنظیمی است که وظیفه کنترل، رشد و تکثیر یک سلول را بر عهده دارد. با توجه به ارتباط بین چرخه سلولی و سرطان و از طرفی پیچیدگی این شبکه به لحاظ تعاملات پیچیده بین ژن ها و پروتئین های مختلف، لزوم مطالعه آن با استفاده از مدل های محاسباتی احساس می گردد. شواهد آزمایشگاهی بسیاری وجود رفتار های تصادفی در تعاملات بین ژن ها و پروتئین ها، در شبکه های تنظیمی ژنی را تایید می کند. فاکتور های ژنتیکی، دینامیک های تنظیمی در سطوح میکروسکوپیک، نرخ های رونویسی از ژن ها و بسیاری عوامل دیگر که وابسته به شرایط محیط می باشند، همگی سبب بروز رفتارهای تصادفی در سیستم بیولوژیک می شوند.

    روش

    هدف این مطالعه، ارایه یک مدل احتمالی مارکوف برای شبیه سازی تعاملات بین پروتئین ها در شبکه پیچیده چرخه سلولی مخمر و پیش بینی سطح فعالیت پروتئین ها است. ارتباط بین وزن تعاملات پروتئین/ژن ها در شبکه چرخه سلولی با احتمالات تغییر فاز با روش آنالیز حساسیت محلی بررسی می شود.

    نتایج

    با استفاده از این مدل، احتمال گذار بین فازهای مختلف چرخه سلولی در حضور سطوح مختلف نویز بررسی گردید و اثبات شد مسیر چرخه سلولی بالاترین احتمال را در بین تمام مسیرهای محتمل برای سلول دارد. با انجام آنالیز حساسیت، همبستگی بین وزن تعاملات بین پروتئین ها و احتمال گذار بین فازهای مختلف چرخه سلولی محاسبه گردید.

    نتیجه گیری

    با استفاده از نتایج آنالیز حساسیت می توان پیش بینی کرد مداخلات مختلف در شبکه چه اثری بر احتمال گذار بین فازهای مختلف چرخه سلولی می گذارد، لذا فرضیه هایی قابل تست در محیط آزمایشگاهی پیشنهاد می دهد. مدل این مطالعه پایداری چرخه ی سلولی در حضور سطوح متوسط نویز را اثبات می کند.

    کلید واژگان: دینامیک, چرخه ی سلولی, مخمر فیژن, مارکوف
    Sajad Shafiekhani, Azam Sadat Fatemi, Gelayol Nazari Golpayegani, Seyed Yashar Banihashem, AmirHomayoun Jafari*
    Introduction

    The cell cycle network is responsible of control, growth and proliferation of cells. The relationship between the cell cycle network and cancer emergence, and the complex reciprocal interactions between genes/proteins calls for computational models to analyze this regulatory network. Ample experimental data confirm the existence of random behaviors in the interactions between genes and proteins in gene regulatory networks. Genetic factors, regulatory dynamics at the microscopic level, transcription rates of genes, and many other factors that depend on variable environmental conditions cause random behaviors in the cell cycle network.

    Method

    The aim of this study was to present a stochastic Markov model to simulate interactions between proteins in a complex network of fission yeast cell cycle and to predict the dynamics of proteins. We used local sensitivity analysis to investigate the relationship between the weight of protein / gene interactions with the probabilities of phase transition in the cell cycle.

    Results

    Using this model, the probability of transition between different phases of the cell cycle in the presence of different levels of noise was investigated and it was proved that the cell cycle path has the highest probability among all possible pathways for the cell. By performing sensitivity analysis, the correlation between the weight of interactions between proteins and the probability of transition between different phases of the cell cycle was calculated.

    Conclusion

    Our local sensitivity analysis revealed that how perturbation on parameters affect the transition probabilities between subsequent cell cycle phases, so it suggests testable hypotheses in the experimental environments. Also, the model of this study proves the stability of the cell cycle in the presence of moderate levels of noise.

    Keywords: Dynamic, Cell cycle, Fission yeast, Markov
  • وحیدرضا سبزواری، امیرهمایون جعفری*، رضا بوستانی

    استفاده از روش های غیرخطی در پردازش سیگنال های حیاتی به دلیل ماهیت غیرخطی سیستم های بیولوژیکی مولد این سیگنال ها مورد توجه قرارگرفته است. از جمله این روش ها، نمودارهای بازگشتی است که بازنمایی گرافیکی و کیفی از پویایی موجود در سیگنال را فراهم می آورند. حرکت مهارتی دست رسانی از جمله فعالیت های مهم حرکتی در طول زندگی بشر به شمار می آید. علی رغم توانمندی روش های غیرخطی، استفاده از آن در تحلیل سیگنال الکترومایوگرام طی حرکت دسترسانی، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. از این رو، در این مقاله برای طبقه بندی سرعت های مختلف در انجام این حرکت در صفحه افقی، سعی شده است علاوه بر تولید ساختارهای کیفی نمودارهای بازگشتی، تغییرات پویای سیگنال الکترومایوگرام طی انجام پروتکل ثبت، کمی سازی گردد. به این منظور از شاخص های آنالیز کمی بازگشتی به همراه کمی کننده های غیرخطی شامل نمای لیاپانوف و بعد فرکتال هیگوچی استفاده شده است. براساس آنالیز واریانس چند متغیره، بهترین ویژگی ها در تفکیک سرعت های مختلف انجام حرکت دست رسانی شناسایی شده اند. نتایج نشان می دهد که شاخص های نرخ بازگشت، قطعیت، لامیناریتی و بعد فرکتال هیگوچی توانمندترین ویژگی ها در توصیف دادگان ثبت شده می باشند. بر اساس ویژگی های انتخاب شده، طبقه بندی حرکات با استفاده از الگوریتم های k-نزدیک ترین همسایه با صحت %96.67، ماشین بردار پشتیبان %100، آنالیز افتراقی خطی %100 و درخت تصمیم %90، انجام گرفته است.

    کلید واژگان: حرکت دست رسانی, سرعت حرکت, آنالیز کمی بازگشتی, بعد فرکتال هیگوچی, طبقه بندی, آنالیز واریانس چند متغیره
    V. R. Sabzevari, A. H. Jafari *, R. Boostani

    Using nonlinear signal processing methods is critical in processing biological signals due to their nonlinear dynamics. Recurrence plots are one of these nonlinear methods that provide qualitative and graphical representation of inherent dynamic of signal. Reaching movement is one of the important skill movements during human life. Despite of nonlinear methods capability to analyze the electromyogram signals during reaching movement, these methods are less considered. Therefore, the current manuscript investigates the classification of reaching movements at different speeds in horizontal plane. To achieve this, some quantitative indicators of recurrence plot analysis and nonlinear quantifiers including Lyapunov exponent and Higuchi fractal dimension are used. Based on multivariate analysis of variance, most discriminative features in the separation of different speeds of reaching movement are selected. Results show Recurrence rate, determinism, laminarity and Higuchi fractal dimension are best indicators to describe the recorded signals. The accuracy of KNN is 96.67%, SVM is 100%, linear discriminant analysis is 100%, and decision tree is 90%.

    Keywords: Reaching movement, movement speed, RQA, Higuchi fractal dimension, classification, Multivariate analysis of variance
  • امیرهمایون جعفری*، سجاد شفیع خانی، امین مشایخی شمس، سید یاشار بنی هاشم، نعمت الله غیبی

    بر طبق آمارهای جهانی تا سال 2040 میلادی هر ساله 27.5 میلیون نفر مبتلا به سرطان خواهند شد، لذا لزوم دستیابی به شناخت و فهم عمیق تر از مکانیسم عملکرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن احساس می شود. امروزه مدل های محاسباتی به طور گسترده ای جهت دستیابی به دینامیک های سیستم ایمنی-سرطان مورد استفاده قرار می گیرند. مدل این مطالعه بر مبنای معادلات دیفرانسیل معمولی است و به طور مکانیکی تعاملات بین سلول های تومور، CTL، NK و MDSC را مدل می کند. سلول های CTL و NK مهمترین سلول های سیستم ایمنی تطبیقی و ذاتی هستند که در تقابل با سلول های تومور هستند در حالی که سلول های MDSC به عنوان سلول های نابالغ سیستم ایمنی، در محیط التهابی به سرکوب پاسخ ایمنی می پردازند. به دلیل خطا در اندازه گیری دیتای آزمایشگاهی in vivo و in vitro، ابهام، اطلاعات غیردقیق، دیتای ناکامل و تغییرات سیستم ایمنی-سرطان فرد به فرد و ویژگی های دینامیک سیستم ایمنی-سرطان، در پارامترهای کینتیک مدل های محاسباتی عدم قطعیت وجود دارد که با استفاده از تیوری فازی می توان آن را مدلسازی نمود. لذا در مدل سیستم ایمنی-سرطان این مطالعه، به برخی از پارامترهای کینتیک مدل، به جای اختصاص یک عدد قطعی ، یک عدد فازی با تابع تعلق مثلثی اختصاص می دهیم و اثر عدم قطعیت موجود در پارامترهای کینتیک مدل معادلات دیفرانسیل معمولی را بر عدم قطعیت دینامیک اجزای سیستم جستجو میکنیم. در این مطالعه برای اولین بار از عدد فازی برای مدلسازی عدم قطعیت موجود در پارامترهای مدل ODE استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان میدهد که افزایش/کاهش باند عدم قطعیت پارامترهای کینتیک مدل سبب افزایش/کاهش در باند عدم قطعیت دینامیک سلول ها می شود. همچنین نتایج شبیه سازی با فرض پارامترهای قطعی و فازی برای مدل نشان می دهد که تکرار درمان 5-FU سبب می شود تومور به طور چشمگیری سرکوب و نابود شود.

    کلید واژگان: ode, ایمنی-سرطان, عدد فازی, دینامیک, 5-FU
    AmirHomayoun Jafari *, Sajad Shafiekhani, Amin Mashayekhi Shams, Seyed Yashar Banihashem, Nematollah Gheibi

    According to cancer’s global statistics, there will be 27.5 million new cases of cancer each year by 2040, therefore, it is crucial to achieve a deeper understanding of the cancer progression mechanisems and immune system functions in response to it. Nowadays, Computational models are widely used to capture dynamics of the tumor-immune system (TIS). The proposed model on this manuscript is on the basis of the ordinary differential equations which mechanistically models the interactions of tumor cells, CTLs, NKs and MDSCs. CTLs and NK cells are the most important cells of adaptive and innate immune system, respectively that encounter with tumor cells, while MDSCs as immature immune cells suppress the immune responses in the inflammatory environments. Due to the error of the in vivo/in vitro experiments, vagueness, imprecise information, incomplete data and natural variability of the tumor-immune system emerges between different individuals, the kinetic parameters of computational models are uncertain that this uncertainty can be captured by fuzzy sets. Hence, we assign fuzzy numbers with triangular membership functions instead of crisp numbers to some kinetic parameters of the tumor–immune system model. In fact, the uncertainty in the kinetic parameters of the ordinary differential equations affects the dynamic of the system species. In this essay, for the first time, a fuzzy number has been used to model the uncertainty of the parameters of the ODE model. Our data reveals that increasing/decreasing the uncertainty region of the model's fuzzy parameters increases/decreases the uncertainty region of dynamics of species. Furtheremore, the simulations of the model in the crisp setting of parameters show that the repition of 5-FU treatment for inhibition of MDSCs dramatically inhibits tumor cells and eradicate tumor.

    Keywords: ode, Tumor-Immune, Fuzzy number, Dynamic, 5-FU
  • رضا وثوقی، آرمین الله وردی، سجاد شفیع خانی، امیرهمایون جعفری*
    در دهه های اخیر، به علت افزایش شیوع بیماری دیابت و عوارض مزمن آن، اندازه گیری قند خون، مدل سازی سیستم انسولین-گلوکز و کنترل قند خون از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. از آن جا که در دیابت نوع اول بدن انسولین ترشح نمی کند، سلول ها گلوکز را جذب نمی کنند و بنابراین سطح گلوکز خون افزایش می یابد. برای کنترل قند خون، باید انسولین به صورت زیرپوستی و در شرایط پیچیده ی کنترل شده ی محیطی، به بدن تزریق شود. اگر سطح انسولین از محدوده ی فیزیولوژیکی طبیعی بالاتر رود، احتمال مرگ وجود دارد. درمان های مختلفی برای بیماری دیابت وجود دارد، که درمان اصلی آن انسولین-درمانی است. پایش سطح قند خون بیمار به طور پیوسته در طول شبانه روز، راه کار درمانی بسیار مناسبی است از جهت آن که با کم ترین میزان تزریق انسولین در زمان های مورد نیاز، مقدار قند خون بیمار را در محدوده ی ایمن تحت کنترل قرار می دهد. این امر از هایپرگلاسمی (مقدار قند خون بیش تر از 120mg/dl) و هیپوگلاسمی (مقدار قند خون کم تر از mg/dl  65) بیمار جلوگیری می کند. برای دست یابی به این هدف، یک مدل دوتاخیری موجود، به منظور مدل سازی تغییرات سطح قند خون به طور پیوسته در طول شبانه روز، توسعه داده شده است. برخی از پارامترهای این مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت دست یابی به بیش ترین تطبیق بین دینامیک حاصل از مدل با دیتاهای اخذ شده در این مطالعه، تخمین زده شده اند. در نتیجه، مدل توسعه داده شده در این پژوهش، قادر است دینامیک قند خون را به طور پیوسته در طول شبانه روز به دست آورد و به تبع آن، دینامیک انسولین مورد نیاز جهت تزریق به بیمار برای تحت کنترل قرار دادن میزان قند خون در محدوده ی مجاز را پیش بینی کند. بنابراین، این سیستم کنترلی قادر است از هیپوگلاسمی و هایپرگلاسمی شدن بیمار جلوگیری کند.
    کلید واژگان: مدل سازی سیستم گلوکز-انسولین, مدل دوتاخیری, الگوریتم ژنتیک
    Reza Vosoughi, Armin Allahverdy, Sajjad Shafiekhani, Amir Homayoun Jafari *
    In recent decades, due to the increased prevalence of diabetes and its chronic complications, glucose measurement, modeling of glucose-insulin system and glucose control have been especially important. Since the type I diabetes does not secrete insulin, cells do not absorb glucose, and thus the blood glucose level increase. In order to control your blood sugar, insulin should besubcutaneously injected into the body under complex, controlled conditions. If the level of insulin increases beyond the natural physiological range, there is a risk of death. There are various treatments for diabetes, the main treatment of which is insulin therapy. Monitoring the patient's blood sugar level continuously during the day and night is a very good treatment strategy, since it controls the patient's blood sugar level in a safe area with the lowest amount of insulin injected at the required times. This mechanism avoid the hyperglycemia (blood glucose levels greater than 120 mg/dl) and hypoglycemia (blood sugar less than 65 mg / dl). To achieve this goal, a two delay model has been developed to model blood glucose levels continuously during time. Some of the parameters of this model are estimated using the genetic algorithm to achieve the best fitness between the dynamics of the model with the experimental data obtained in this study. As a result, the developed model of this study can dynamically obtain blood glucose continuously during time, consequently it can predicts the insulin dynamics required to be injected into the patient to control the amount of blood glucose in the normal range. Therefore this controlling system is capable of preventing hypoglycemia and hyperglycemia.
    Keywords: Modeling of Glucose-Insulin System, Two Delay Model, genetic algorithm
  • مسعود متصدی زرندی، فرنوش جاراللهی، شهره جلایی، امیرهمایون جعفری، زهرا شیرژیان، نینا حسینی کیونانی، سیده مهناز احمدی، امیرسالار جعفرپیشه
    درک واکه ها به واسطه انتقال اطلاعات طیفی و زمانی صورت می گیرد. وجود اطلاعات طیفی برای درک واکه ها حائز اهمیت است، اما با تضعیف آن در سیگنال های ساختگی (مانند گفتار وکودشده)، وجود اطلاعات زمانی در پوش، هنوز می تواند سیگنال را قابل فهم گرداند. هدف این مطالعه تعیین ویژگی های آکوستیکی واکه های واضح و وکود شده در گویشوران فارسی زبان و مقایسه مقدماتی آن با واکه های گویشور انگلیسی زبان، برای نخستین بار بود. ده گویشور فارسی زبان (5 زن و 5 مرد) و یک گویشور مرد انگلیسی زبان، واکه های ساده زبان خود را سه بار تولید کردند. سپس واکه ها با استفاده از نرم افزار متلب (MATLAB) وکود شدند. شکل موج، طیف نگاشت و نمودار LPC واکه های واضح و وکودشده، توسط نرم افزارPraat اندازه گیری و سپس مقایسه و تحلیل شد. براساس نتایج این تحقیق، در گویشوران فارسی زبان F0 و F1 فضای واکه ای و دیرش واکه های واضح در زنان بیشتر از مردان بود،F2 و F3 تفاوتی نداشت، ولی شدت کمتر بود. همین طور، فرکانس سازه های اول تا سوم فارسی با انگلیسی تفاوت داشت. فضای واکه ای فارسی از انگلیسی بزرگتر بود. دیرش واکه های انگلیسی از فارسی بیشتر، اما شدت آنها کمتر بود. در واکه های وکودشده هردو زبان، F0 و فرکانس سازه ها قابل شناسایی نبوده است و نمودار LPC آنها برخلاف واکه های واضح، قله های گردشده با دامنه های کمتر داشتند. دیرش واکه های وکودشده با واضح تفاوتی نداشت، اما شدت آنها در فارسی کاهش و در انگلیسی افزایش یافت.نتایج وکودکردن واکه های زبان های فارسی و انگلیسی نشانگر تفاوت های طیفی واکه های وکودشده نسبت به واکه های واضح بود
    کلید واژگان: واکه, ویژگی های آکوستیکی, زبان فارسی, زبان انگلیسی, محرک های وکودشده
    Masud Motesadi Zarani, Farnoush Jarollahi, Shohreh Jalayi, Amir Homayun Jafari, Zahra Shirzhian, Nina Hoseini, Mahnaz Ahmadi, Amir Salar Jafarpisheh
    Vowel perception occurs through the spectral and temporal information transference. Presence of temporal information in the envelope makes the speech signals perceivable, even when spectral information weakens in the synthesized signals. The present study deals, for the first time, with determining and comparing the acoustic characteristics of clear and vocoded vowels of the speakers of English and Persian languages. Ten native Persian (5 female and 5 male) and one male native English speakers produced their simple vowels of their mother tongue for three times. Tokens were of 180 Persian and 24 English phonetic samples. The vowels were then vocoded using MATLAB software and 270 Persian Vocoded samples and 54 English Vocoded samples were extracted. The waveforms, spectrograms and LPC diagrams of clear and vocoded vowels were analyzed using the Praat software. Results showed that in Persian speakers F0, F1, vowel space and duration of clear vowels were higher for females than males but the intensity was lower. Formant frequencies for F1-F3 were different across two languages. Vowel space was greater in Persian and English vowels duration and intensity were longer and lower respectively. In both languages, F0 and formants of vocoded vowels were not identifiable, and their LPC diagrams had rounded peaks with lower amplitudes. Duration of clear and vocoded vowels was similar, but intensity of the latter decreased in Persian and enhanced in English. Results showed spectral differences between vocoded and clear vowels in both languages.
    Keywords: Vowels, acoustic features, Persian Language, English Language, Vocoded samples
  • زهرا شیرژیان، محسن احدی، امیر سالار جعفرپیشه، اکرم پوربخت، امیر همایون جعفری
    زمینه و هدف
    پیچیدگی پردازش ها و تاثیرگذاری عوامل فردی در رمزگردانی اصوات، ویژگی پردازش های ساقه مغز می باشد. تشریح این پردازش ها بر مبنای احتمالات آماری دشوار بوده و به نظر می رسد استفاده از روش های مبتنی بر منطق فازی بتواند این پیچیدگی ها را بهتر شبیه سازی نماید. هدف این تحقیق بررسی رفتار ساقه مغز در پاسخ به تحریک شنوایی پیچیده، از طریق مدل سازی این رفتار با استفاده از منطق فازی بود.
    روش بررسی
    پس از ثبت پاسخ های شنوایی ساقه مغز برانگیخته با هجاری ساختگی /دا/ از 35 فرد (17 زن) بزرگسال هنجار با میانگین سنی 22 سال، مدلی فازی با فازی ساز منفرد، موتور استنتاج از نوع حاصلضرب و غیرفازی ساز از نوع میانگین مراکز استفاده گردید. با ارایه چند نمونه پیشین از پاسخ ثبت شده برای شکل دهی پایگاه قواعد، رفتار ساقه مغز در ایجاد نمونه جدید پاسخ مدل سازی شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که مدل فازی حاصل از مجموعه داده های آموزشی، به خوبی رفتار سیگنال های موجود در مجموعه داده های آزمایش را پیش بینی و باز سازی می نماید. خطای حاصل از این مدل در 5 بار انتخاب اتفاقی داده های آموزش و آزمایش، به طور میانگین 84/ 16 درصد (با پراش 1 درصد) بود.
    نتیجه گیری
    سیگنال حاصل از پاسخ ساقه مغز به محرک شنوایی پیچیده توسط یک مجموعه قوانین فازی قابل مدلسازی می باشد. با استخراج صحیح این قوانین از داده های افراد دارای شنوایی هنجار می توان مدلی جهت پیش بینی این سیگنال ارایه نمود.
    کلید واژگان: پاسخ های شنوایی ساقه مغز, پردازش مرکزی شنوایی, منطق فازی, مهندسی اعصاب, مدلسازی
    Background And Aim
    The complexities of processing and effects of individual factors on the encoding of sounds is a feature of brainstem processing. No statistical method, except fuzzy logic modeling, is effective in explaining these complex relationships. The aim of the current study was to explore the behavior of the brainstem in response to complex auditory stimuli using a fuzzy based model.
    Methods
    Auditory brainstem responses to synthetic /da/ stimuli were recorded for 35 normal subjects (17 female) with a mean age of 22.7 years. A fuzzy based model with a Singleton fuzzifier, Mamdani product inference engine, and a center average defuzzifier were used. By providing recorded responses to create a rule base, the behavior of the brainstem was modeled.
    Results
    It appears that, using the training data, the current fuzzy model robustly anticipated and modeled the behavior of speech-evoked responses in the test data set. A mean error of 16.84% (variance: 1%) was observed for 5 randomly chosen training and testing data sets.
    Conclusion
    Auditory brainstem responses to complex sounds (here; spoken syllable /da/) can be modeled using a fuzzy rule base. By correctly extracting these rules from the responses of subjects with normal hearing, a model was established that could anticipate the signals.
    Keywords: Auditory brainstem responses, Central auditory processing, Fuzzy logic, Neural engineering
  • محسن احدی، اکرم پوربخت، امیرهمایون جعفری، زهرا شیرژیان، امیرسالار جعفرپیشه
    زمینه و هدف
    رمزگردانی عصبی اصوات از عصب شنوایی آغاز شده و به ساقه مغز ادامه می یابد. آنچه کمتر واضح است، چگونگی پاسخ دهی ساقه مغز به محرکات پیچیده می باشد. هدف این مطالعه، بررسی رمزگردانی فرکانس پایه و فورمانت اول هجای گفتاری /دا/ در ساقه مغز با استفاده از پاسخ پیگیر فرکانس (FFR) بود.
    روش بررسی
    در 48 فرد بزرگسال هنجار (25 زن) با میانگین سنی 2/05±22/7 سال، پاسخ شنوایی ساقه مغز به گفتار از هر دو گوش ثبت گردید. بزرگی پاسخ فرکانس پایه، فورمانت اول و هارمونیک های فرکانس بالا در بخش پایدار پاسخ پیگیر فرکانس مورد ارزیابی قرار گرفت.
    یافته ها
    اجزای FFR پاسخ شنوایی ساقه مغز به هجای گفتاری در تقریبا تمامی افراد ثبت گردید. با ارایه محرک به گوش راست، زمان نهفتگی پاسخ ها کوتاه تر از چپ بود و در دومین قله FFR تفاوت معناداری وجود داشت(0/004=p). اختلاف زمان نهفتگی بین قله ای DE معنادار بود (0/019=p) اما تفاوتی در زمان نهفتگی بین قله ای EF دیده نشد. اگرچه ارایه محرک به گوش راست منجر به افزایش دامنه فرکانس پایه، فورمانت اول و هارمونیک های آن نسبت به گوش چپ بود، اما اختلاف معناداری در هیچ یک از این معیارها بین دو گوش مشاهده نشد. ریخت شناسی امواج در هر دو حالت بسیار مشابه بود.
    نتیجه گیری
    به نظر می رسد اجزای FFR که منعکس کننده فرکانس پایه و فورمانت اول هستند در ساقه مغز به شکل قرینه پردازش می شوند. این امر نشان می دهد که احتمالا ساقه مغز برای پردازش اجزای نوایی گفتار تخصصی نشده است.
    کلید واژگان: رمزگردانی اصوات گفتاری, پاسخ شنوایی ساقه مغز, پاسخ پیگیر فرکانس, پردازش شنوایی مرکزی
    Mohsen Ahadi, Akram Pourbakht, Amir Homayoun Jafari, Zahra Shirjian, Amir Salar Jafarpisheh
    Background And Aim
    Neural encoding of sounds starts from the auditory nerve and moves on to the auditory brainstem. What is less defined is how the brainstem responds to complex stimuli. The current study quantified brainstem encoding of fundamental frequencies and first formant amplitude of the spoken syllable /da/ using periodic frequency-following responses.
    Methods
    Auditory brainstem responses to spoken syllables in both ears were monaurally presented under quiet conditions for 48 normal adults (25 female) with a mean age of 22.7 ± 2.05 years. The magnitudes of the sustained periodic frequency-following responses (FFR) were assessed by fundamental frequency, first formant amplitude, and higher frequency harmonics of the first formant.
    Results
    Measures of the FFR components of brainstem response to the spoken syllables were robustly obtained. Responses occurred earlier in right ear presentation than those in left, approaching significance for the FFR second peak (p =. 004). A significant difference in interpeak latency of DE was observed (p =. 019), but not for EF interpeak latency. Right ear presentation evoked greater spectral amplitude for F0, F1, and high frequency harmonic ranges than the left ear, but there were no significant differences between ears. Overall, waveform morphology for both sides was quite similar.
    Conclusion
    It is evident that response elements reflecting F0 and F1 are symmetrically processed in the brainstem, suggesting the pathway is not primed for the prosodic elements of speech.
    Keywords: Speech, sound encoding, Auditory brainstem response, Frequency, following response, Central auditory processing
  • محسن احدی، اکرم پوربخت*، امیرهمایون جعفری، زهرا شیرژیان، امیرسالار جعفرپیشه
    زمینه و هدف
    پاسخ های شنوایی ساقه مغز برانگیخته با گفتار در ارزیابی رمزگشایی تحت قشری محرک های گفتاری در زبان انگلیسی به کار رفته اند. این پردازش ها متاثر از تجربیات و زمینه زبانی است. با در نظر گرفتن تفاوت های اکوستیکی خاص هر زبان، هدف از انجام این مطالعه به دست آوردن مقادیر هنجار پاسخ در بزرگسالان فارسی زبان بود.
    روش بررسی
    در 48 فرد بزرگسال هنجار (25 زن و 23 مرد) با میانگین سنی 7/22 و انحراف معیار 05/2 سال، پاسخ شنوایی ساقه مغز به هجای گفتاری /da/ از گوش راست ثبت شد. پس از شناسایی اجزای بخش آغازین، گذر از همخوان به واکه، بخش پریودیک و پاسخ به خاتمه محرک، این مولفه ها در دو بازه زمانی و فرکانسی مورد تحلیل قرار گرفت و با مقادیر هنجار 95 درصد اطمینان در محدوده سنی 28-18 سال مقایسه شد.
    یافته ها
    پاسخ به هجای گفتاری /da/ در تمامی افراد بزرگسال فارسی زبان مورد مطالعه قابل ثبت بود و مولفه های اصلی پاسخ هم پوشانی بالایی با مقادیر منتشر شده در زبان انگلیسی داشت.
    نتیجه گیری
    این مطالعه مقادیر هنجار پاسخ های برانگیخته شنوایی ساقه مغز به هجای گفتاری در بزرگسالان فارسی زبان را ارائه کرده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد روش پیشنهادی انجام آزمون و مهم تر از آن، شیوه امتیازدهی بر مبنای اطلاعات هنجار به دست آمده در زبان انگلیسی را می توان در افراد فارسی زبان نیز بدون جایگزین کردن هجای ساختگی /da/ اصلی استفاده کرد.
    کلید واژگان: رمزگشایی گفتار, پاسخ های شنوایی ساقه مغز, پردازش مرکزی شنوایی
    Mohsen Ahadi, Akram Pourbakht*, Amir Homayoun Jafari, Zahra Shirjian, Amir Salar Jafarpisheh
    Background And Aim
    Speech-evoked auditory brainstem responses were used in the assessment of subcortical encoding of the speech stimuli in the English language. These processes are affected by language background and experiences. Considering the language specific acoustic differences, the aim of current study was establishing the response norms in adult Persian-speakers and comparing the encoding of the speech syllable /da/ between Persian and English languages.
    Methods
    Auditory brainstem responses to speech syllable /da/ in the right ear, gained from 48 normal adults (25 women and 23 men) with the mean age of 22.70 with SD 2.05 years were recorded. After characterizing the onset elements, transition from consonant to vowel, the periodic portion and offset of response, the Persian dataset were compared with 95% confidence interval norms in the age range of 18-28 years.
    Results
    The response to speech syllable /da/ was successfully recorded in all of the subjects and main features of response were highly overlapped with published English norms.
    Conclusion
    Normative values for speech-evoked auditory brainstem responses in adult Persian speakers are presented in the current survey. Our findings suggest that the recommended procedure and more importantly, the scoring method based on English norms can be used in Persian speakers without replacing the original synthetic vowel /da/.
    Keywords: Speech encoding, auditory brainstem responses, central auditory processing
  • سیما صالح، صدیقه مرجانه حجازی، امیر همایون جعفری، هانیه محمد رضا، تکتم جهانفر
    مقدمه
    تصویر برداری نوری مولکولی روش غیر تهاجمی است که در تشخیص بیماری ها در سطوح سلولی و ارزیابی عملکرد مولکولی در ارگان های زنده مورد استفاده قرار می گیرد. در بین روش های مختلف تصویربرداری مولکولی برش نگاری فلورسنت مولکولی (FMT) به عنوان یک روش غیر تهاجمی و دقیق با استفاده از پرتوهای غیر یونیزان معرفی شده است. این نوع تصویربرداری شامل یک دوربین سی سی دی به عنوان آشکارساز و یک منبع نوری می باشد که در دو جهت مخالف بدن حیوان کوچک قرار گرفته اند. در این تکنیک سلول مورد نظر با استفاده ماده فلورسنت نشان دار و توسط پرتوی لیزر تحریک می شود. برای دسترسی به اطلاعات مربوط به عمق و تراکم ماده فلورسنت نیازمند به الگوریتم های مناسب جهت بازسازی تصویر می باشد. منظور از بازسازی در تصویربرداری FMT تعیین شدت توزیع فلورسنت در عمق معین بافت مورد نظر است. مرحله بازسازی شامل دو مرحله Forward و Inverse می باشد. در مرحله Forward با دانستن مکان چشمه می توان شدت فلورسنت رسیده به سطح بافت را تخمین زد و مرحله Inverse شامل تخمین توزیع مکانی ماده فلورسنت با استفاده از شدت اندازه گیری شده در سطح بافت می باشد. هدف این مقاله توسعه یک الگوریتم فوروارد سریع با استفاده از روش اجزای محدود برای سیستم تصویر برداری برش نگاری فلورسنت مولکولی است.
    روش بررسی
    الگوریتم فوروارد براساس تقریب دیفیوژن با استفاده از روش اجزای محدود برای یک محیط همگن در محیط متلب نوشته شد. برای تعیین عملکرد صحیح الگوریتم، به عنوان ورودی در مرحله بازسازی نرم افزار NIRFAST قرارگرفت و با نتایج به دست آمده با این نرم افزار نیز مورد مقایسه قرار گرفت.
    یافته ها
    نتایج نشان دادند که الگویتم نوشته شده با داده های به دست آمده از نرم افزار NIRFAST مطابقت دارند و ضریب همبستگی بیش از 92/0 است. با توجه به مقادیر P.value اختلاف معنی داری میان نتایج الگوریتم پیشنهادی و نرم افزار مرجع مشاهده نشد.
    بحث و نتیجه گیری
    یک الگوریتم تقریبی برای حل معادله دیفیوژن دو بعدی بر اساس روش اجزای محدود برای اجرای الگوریتم فوروارد FMT نوشته شد. این الگوریتم شامل ساخت فانتوم، ساخت مش، تعیین نقاط گره ای، تعیین مکان منبع و آشکارسازها، جای گذاری منبع فلورسنت، حل معادله دیفیوژن با استفاده از تقریب گالرکین و محاسبه شدت رسیده به سطح بود. با توجه به نتایج به دست آمده از الگوریتم پیشنهادی و مقایسه با نتایج نرم افزار NIRFAST می توان نتیجه گرفت که این الگوریتم از سرعت و دقت بالایی برخوردار است. این الگوریتم برای برنامه بازسازی در روش FMT می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: مسئله فوروارد, روش اجزای محدود, تصویربرداری نوری, تقریب دیفیوژن
  • آمنه دقیقی خداشهری، کامبیز پوشنه، امیر همایون جعفری
    زمینه و هدف
    مطالعه حاضر به بررسی تاثیر استفاده از روبات انسان نما در بهبود تماس چشمی کودکان درخودمانده پرداخته است.
    مواد و روش ها
    روش پژوهش آزمایشی، از نوع مطالعه مورد منفرد با طرح چند خط پایه بود که در سال 1389 در شهر تهران بر روی 5 کودک درخودمانده (2 دختر و 3 پسر) با دامنه سنی 7 تا 9 سال طی نمونه گیری در دسترس بررسی شدند. در این مطالعه از مقیاس درجه بندی درخودماندگی گارز جهت همتاسازی درجه اختلال و یک عروسک روباتی انسان نمای کنترل از راه دور و نیمه خودکار که مطابق با اهداف تحقیق ساخته شد، استفاده و برنامه مختصری به منظور ایجاد شرایط یکسان در جلسات طراحی و متن آن طی 3 جلسه آزمایشی- مقدماتی روی یک کودک درخودمانده تثبیت شد. کودکان طی این تحقیق برای 15 جلسه، 2 جلسه در هفته و هر جلسه 30 دقیقه، 15 دقیقه تماس انسان- روبات و 15 دقیقه تماس انسان- انسان حضور یافتند. همه جلسات با 2 دوربین ضبط و با مشاهدات مستقلی زمان برقراری تماس چشمی انسان- انسان از هر جلسه استخراج و نمودار آن ها رسم و سپس با روش مشاهده نمودارهای ترسیمی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
    یافته ها
    نمودارهای تماس چشمی طی جلسات سیر صعودی داشته اند که این موضوع می تواند به سبب تاثیر متغیر مستقل بوده است.
    نتیجه گیری
    روبات ها می توانند شریک درمانی خوبی برای کودکان درخودمانده باشند. اگر چه باید اذعان داشت، بنابر شدت مشکل گاهی برخی از این کودکان نیاز به درمان های گسترده ای حتی برای سال ها دارند تا رفتارشان بهبود یابد و تعاملی سهل در جامعه داشته باشند.
    کلید واژگان: درخودماندگی (اوتیسم), روبات انسان نما, تماس چشمی
    Amina Daqiqi Khodashahri, Amina Daqiqi Khodashahri, Kambiz Poushaneh, Amir Homayoun Jafari
    Background And Aims
    This research evaluated the effects of humanoid robots on improvement of eye contact in autistic children.Methods and Materials: This research used a multiple baseline, single-subject design with control to test 5 autistic children (2 girls and 3 boys) in Tehran during 2010. The children aged 7 to 9 years and were tested by Gilliam Autism Rating Scales (GARS) to ensure the presence of substantial autistic symptoms. A semi-automatic humanoid robotic doll with remote control was used in this study. A short scenario was designed for the primary experimental sessions before the main test. The scenario was established by 3 pilot sessions on an autistic child. We observed children for 15 sessions. The experimental sessions were held twice a week for 7 weeks. Each session lasted for 30 minutes, i.e. 15 minutes for eye contact between robot-human and 15 minutes to observe human-human eye contact development. All sessions were recorded by two cameras and finally rated by independent observers based on the number of seconds of human-human eye contact in each session.
    Findings
    The results showed that the duration of eye contact increased during the course of 15 sessions. This change could have been resulted from the effect of the independent variable.
    Conclusion
    Robots have been shown to be a catalyst to improve some skills in autistic children. However, they need to be further studied in order to be effectively employed as a therapeutic intervention. In addition, many children may require extensive therapy for years to improve their behavior and facilitate integration in society.
    Keywords: Autism, Humanoid robot, Eye Contact
  • تکتم جهانفر، صدیقه مرجانه حجازی، امیر همایون جعفری، هانیه محمد رضا
    مقدمه
    تصویر برداری مولکولی جهت بررسی تغییرات پاتولوژیک در اندازه سلولی و زیر سلولی استفاده می شود. این روش به طور گسترده جهت تشخیص و درمان بیماری های پوستی و عروقی به کار می رود. یکی از انواع تصویر برداری های ملکولی، روش برش نگاری فلورسنت ملکولی است که در آن ماده فلورسنت در محل ضایعه تزریق می شود سپس نمونه تحت تابش پرتوی لیزر قرار می گیرد و بافت هدف مبادرت به تابش پرتوی فلورسنت می نماید. شدت رسیده به سطح بافت با چرخش 360 دوربین سی سی دی حول محور مرکزی نمونه ثبت می شود. هدف اصلی تصویر برداری نوری تعیین مکان تجمع ماده فلورسنت در بافت هدف برحسب شدت فلورسنت رسیده به سطح نمونه است. به همین منظور ابتدا شدت رسیده به سطح بافت توسط فرمول های ریاضی تحت عنوان مرحله فوروارد محاسبه می گردد. بنابراین هدف این مقاله نوشتن الگوریتم مرحله فوروارد برای روش برش نگاری فلورسنت ملکولی است.
    روش بررسی
    در این مطالعه چیدمان برش نگاری نوری جدید در هندسه استوانه ای طراحی و اجرا گردید. فانتوم معادل بافت ساخته شد و تحت تصویربرداری قرار گرفت تا شدت فلورسنت رسیده به سطح نمونه ثبت گردد. این شدت به عنوان داده مرجع محسوب شد. در مرحله بعد، الگوریتم فوروارد بر اساس تقریب دیفیوژن در محیط متلب نوشته شد. برای تعیین صحت عملکرد الگوریتم، نسبت سیگنال به نویز آن با نسبت سیگنال به نویز تصاویر تهیه شده مقایسه گردید. به علاوه شدت های مذکور از لحاظ همبستگی نیز مورد مقایسه قرار گرفتند.
    یافته ها
    نتایج به دست آمده نشان دادند که نسبت سیگنال به نویز الگوریتم نوشته شده با نسبت سیگنال به نویز تصاویر به دست آمده اختلاف معنی داری نداشتند. همچنین همبستگی الگوریتم نوشته شده با روش مرجع بیش از95/0 بود.
    بحث و نتیجه گیری
    در این مقاله الگوریتم فوروارد برای حل معادله دیفیوژن سه بعدی در محیط همگن استوانه ای نوشته شد. این الگوریتم با درجه همبستگی بیش از 95 درصد به عنوان روش مناسب جهت تعیین محل ضایعه در بافت های نرم می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: مسئله Forward, تقریب دیفیوژن, توابع گرین, تقریب کیرشهف, تقریب بورن
  • سید احسان تهامی*، امیرهمایون جعفری، علی فلاح
    الگوریتم ژنتیک در حل بسیاری از مسائل بهینه سازی الگوریتم قدرتمندی است که کارایی آن به میزان زیادی تحت تاثیر انتخاب صحیح پارامترها و عملگرهای آن نظیر تعداد کروموزوم جمعیت، نوع عملگر تقاطع، جهش و... قرار دارد. تا کنون روش های مختلفی به منظور افزایش کارایی الگوریتم ژنتیک پیشنهاد شده است. در این مقاله برای اولین بار از یک روش محاسبه برازندگی جدید مبتنی بر ماشین خودکار سلولی(CA) به منظور افزایش کارایی الگوریتم ژنتیک (GA) استفاده شده است. الگوریتم ترکیبی پیشنهادی در نهایت به منظور تعیین مینیمم 5 تابع شناخته شده در زمینه بهینه سازی با 5 و 10 متغیر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که الگوریتم ترکیبی CA-GA در مقایسه با الگوریتم ژنتیک استاندارد از دقت بیشتری در پیدا کردن بهترین مینیمم توابع مورد بهینه سازی برخوردار است. همچنین الگوریتم ترکیبی CA-GA به لحاظ زمان رسیدن به بهترین مینیمم گلوبال (زمان همگرایی) در حدود 5 برابر کمتر از الگوریتم ژنتیک استاندارد می باشد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک, ماشین خودکار سلولی یک بعدی
    Ehsan Tahami*, Amir Homayoun Jafari, Ali Fallah
    Genetic Algorithm is a powerful algorithm for solving optimization problems. Its performance is affected by appropriate selection of its parameters and operators such as size of population, type of crossover, mutation, etc. Different methods have been suggested to enhance the performance of standard Genetic Algorithm (sGA). In this paper, we propose a new method based on one dimensional Cellular Automata (1D CA) to enhance the performance of sGA. The proposed hybrid CA-GA algorithm then has been used to find the minimum of five well-known test functions (with 5 and 10 dimension). Results showed that the hybrid CA-GA algorithm has a greater accuracy compared with sGA in finding the best minimum of test function. Also, the convergence speed of hybrid CA-GA algorithm to the exact global minimum is clearly more than sGA.
    Keywords: One dimensional Cellular Automata, Genetic Algorithm, optimization
  • سیاوش مزدیسنا، امیرهمایون جعفری*
    در این مقالهبا در نظر گرفتن مواد غذایی، ماتریکس خارج سلولی و سلول های سیستم ایمنی بعنوان پارامتر های تاثیر گذار در نحوه رشد، گسترش و مورفولوژی بافت سرطانی به بررسی مدلی بر اساس اتوماتای سلولی و تیوری بازی ها در زمینه رشد سرطان پرداخته ایم. اتوماتای سلولی در بررسی مسایل زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است و تیوری بازی ها در شناختن تعامل میان عنصر های تصمیم گیرنده حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق برای بررسی رفتار و گسترش سلول های سرطانی دو مدل را مطرح می نماییم. در مدل اول هدف ما از ارایه مدل بررسی نحوه رشد و گسترش سلول های سرطانی با توجه به مواد غذایی (اکسیژن) موجود در بافت می باشد. در نهایت جهت اعتبارسنجی مدل، نتایج شبیه سازی ها را با نتایج مقالات دیگر مقایسه نموده ایم. در نتایج ملاحظه خواهید نمود که میزان مواد غذایی (اکسیژن) تاثیر قابل ملاحظه ای در تعداد سلول های سرطانی ایجاد شده دارد، ولی این تاثیر در رابطه با تهاجم سلول های سرطانی به مراتب کمتر می باشد. لازم به ذکر می باشد که نتایج مدل پیشنهادی از جواب های خطی فاصله گرفته است که این بیانگر بهبود نتایج مدل می باشد، همان گونه که در نتایج قابل ملاحظه می باشد این مدل قابلیت ایجاد متاستاز را نیز پوشش می دهد. در مدل دوم نحوه عملکرد متقابل سلول های سرطانی و سلول های سیستم ایمنی مورد بررسی قرار گرفته است و برای این منظور از اتوماتای سلولی و تیوری بازی ها استفاده نموده ایم. بر اساس اتوماتای سلولی دو بعدی مدلی ارایه می شود که نحوه عملکرد اتوماتای سلولی توسط تیوری بازیها تعیین می گردد. در واقع قوانین اتوماتای سلولی بر اساس جدول تیوری بازی ها تعیین می شود و هر یک از عناصر سیستم بصورت جداگانه از قابلیت تصمیم گیری برخوردار می باشند.
    کلید واژگان: مدلسازی سرطان, اتوماتای سلولی, تئوری بازی ها, سیستم ایمنی, ماتریکس خارج سلولی
    Siavash Mazdeyasna, Amir Homayoun Jafari *
    In this paper, two models are introduced based on cellular automata and the game theory to study behavior, growth, development and morphology of cancerous cells by assuming nutrition supplies, extracellular matrix, and immune cells. A two-dimensional cellular automaton combine with game theory is considered as the structure of model. The cellular automata modeling framework can be an efficient approach to a number of biological problems; and game theory aims to help us to understand situations in which decision-makers interact such as competitive activity. In the first model, we consider different oxygen supplies to study the growth and invasion of cancerous cell. The results of our simulation are validated by the results of other articles. The results show that the number of cancerous cells is easily changed by changing amount of oxygen supplies, but invasive distance of tumor cells is not easily affected by this factor. Furthermore the results of this model are not linear, that could show the improvement of the model. In addition, this model has the ability of producing metastasis, as it is shown. In the second model, the interaction between immune cells and cancerous cells are considered. Two-dimensional cellular automata and game theory are used for this purpose. In this model the behavior of cellular automata is determined by the game theory. The rules of cellular automata are determined by game theory table, so each element of the system could make a decision separately.
    Keywords: cancer model, Cellular automata, Game Theory, Immune system, Extracellular matrix
  • مصطفی تقوی کنی، امیرهمایون جعفری، علیرضا خوشنویسان، حسین عرب علی بیک، محمد جواد ابوالحسنی
    اهدافی نظیر مطالعه رفتار جمعیت های نرونی، کشف مکانیزم های ارتباطی مغز با سایر اندام ها، کشف روش های درمان بیماری های سیستم عصبی و ساخت پروتزهای عصبی مصنوعی، نیازمند به کارگیری الگوریتم هایی خودکار برای طبقه بندی اسپایک های نرونی می باشند. با این حال به دلیل نسبت پایین سیگنال به نویز در اسپایک های نرونی، طبقه بندی این سیگنال ها پروسه ای دشوار محسوب می شود. در این پژوهش، به دنبال طراحی الگوریتمی خودکار، برای طبقه بندی اسپایک های هم شکل ثبت شده از یک ناحیه مشخص از سیستم اعصاب می باشیم. پروسه طبقه بندی اسپایک های نرونی، عموما از سه مرحله آشکارسازی، استخراج ویژگی و طبقه بندی تشکیل شده است. در این مقاله ابتدا با به کارگیری آماره های سیگنال، اسپایک ها را از داده خام اولیه جداسازی نمودیم و در مرحله بعد، با انتخاب تعداد محدودی از اسپایک ها به عنوان نمونه (ویژگی)، به آموزش یک شبکه عصبی RBF، جهت طبقه بندی این سیگنال ها پرداختیم.
    Mostafa Taghavi Kani, Amir Homayoon Jafari, Alireza Khoshnevisan, Hosein Arabalibeyk, Mohammad Javad Abolhasani
    Background
    Studying the behavior of a society of neurons, extracting the communication mechanisms of brain with other tissues, finding treatment for some nervous system diseases and designing neuroprosthetic devices, require an algorithm to sort neuralspikes automatically. However, sorting neural spikes is a challenging task because of the low signal to noise ratio (SNR) of the spikes. The main purpose of this study was to design an automatic algorithm for classifying neuronal spikes that are emitted from a specific region of the nervous system.
    Methods
    The spike sorting process usually consists of three stages: detection, feature extraction and sorting. We initially used signal statistics to detect neural spikes. Then, we chose a limited number of typical spikes as features and finally used them to train a radial basis function (RBF) neural network to sort the spikes. In most spike sorting devices, these signals are not linearly discriminative. In order to solve this problem, the aforesaid RBF neural network was used.
    Results
    After the learning process, our proposed algorithm classified any arbitrary spike. The obtained results showed that even though the proposed Radial Basis Spike Sorter (RBSS) reached to the same error as the previous methods, however, the computational costs were much lower compared to other algorithms. Moreover, the competitive points of the proposed algorithm were its good speed and low computational complexity.
    Conclusion
    Regarding the results of this study, the proposed algorithm seems to serve the purpose of procedures that require real-time processing and spike sorting.
  • امیرهمایون جعفری، سیدمحمدرضا هاشمی گلپایگانی، فرزاد توحیدخواه، علی فلاح
    به منظور مدل سازی سیستم حرکتی انسان در انجام حرکات مهارتی، مدلی با ساختار سلسله مراتبی سه لایه ارایه شده است. در هر سطح براساس میزان دقت و کیفیت امر کنترل، کنترل کننده خاصی وارد عمل شده و عمل کنترل در آن سطح را انجام می دهد. در سطح اول، مفاهیم کنترلی به صورت عام و کیفی مورد بررسی قرار می گیرد و وظیفه آن، حفظ پایداری سیستم براساس اطلاعات کیفی دریافتی از سطح دوم مانند کاهش یا افزایش خطا می باشد. در این سطح، از یک کنترل کننده خودسازمانده برای تولید فرامین حرکتی عام استفاده می گردد که نقش تشویق و تنبیه را برای تضمین پایداری سیستم با ارسال فرمان های گسسته به سطح دوم ایفا می کند. این کنترل کننده با توجه به وظیفه خود، تنها در زمانی که کنترل کننده سطح دوم به تنهایی قادر به حفظ پایداری سیستم نباشد، وارد عمل شده و پایداری را تضمین می کند. سطح دوم، امر کنترل را به صورت کمی تر و دقیق تری دنبال می کند و عمل تطبیق در این سطح صورت می گیرد. اطلاعاتی که ازن سطح عموما از مسیرهای فیدبک حسی و چشمی دریافت می کند، مفاهیم دقیق تری از عملکرد کنترلی را شامل می شوند (مانند میزان خطای موجود در انجام حرکت). در سطح دوم از کنترل کننده پیش بین مبتنی بر مدل برای تولید فرامین کنترلی کمی تر و دقیق تر استفاده شده است که در واقع خط سیر حرکتی را تعیین می کند. یک سوییچ فازی، فرامین کنترلی سطح اول و دوم را براساس روش کنترل مود لغزان برای ایجاد یک سیستم کنترل مقاوم تلفیق می کند. در سطح سوم نیز این فرامین حرکتی، با تعیین عضلات درگیر و نحوه هماهنگی آنها در انجام حرکت مورد نظر، تفسیر می شود و به عضلات، فرامین حرکتی مناسب اعمال می گردد. اطلاعات دریافتی در این سطح عموما در مورد میزان مشارکت عضلات در انجام حرکت و نیز تاثیر محیط روی سیستم حرکتی است که توسط فیدبک های حسی به این سطح منتقل می شوند. مدل ارایه شده با چنین ساختار سلسله مراتبی، قابلیت مناسبی در کنترل و حفظ پایداری سیستم دارد. نتایج شبیه سازی ها این موضوع را تایید می کند.
    کلید واژگان: ساختار سلسله مراتبی, کنترل خودسازمانده, کنترل مود لغزان, کنترل پیشبین, حرکات مهارتی
    Amir Homayoun Jafari, Seyed Mohammad Reza Hashemi Golpayegani, Farzad Towhidkhah, Ali Fallah
    A hierarchical structure model with three levels is presented for modeling motor control in skill movements. At each level, based on accuracy and quality of control, a specific controller is activated. At first level, control concepts are qualitative. The duty of the first level is to provide stability of system, based on the received qualitative information from second level such as the decrement or increment of error. A self-organized controller at first level is used to generate qualitative control commands, and it plays an encouragement-punishment role to keep the stability of system by sending discrete commands to the second level. This controller only contributes at control action when the controller of second level can not preserve stability individually. At second level, control concepts are quantitative. The duty of the second level is adaptation and control of system accurately. The received information at this level generally comes from sensory and visual feedbacks, and it includes more accurate concepts of control action - like the amount of movement error. A model based on the predictive controller at second level generates quantitative control commands and indeed, determines trajectory of movement accurately. A fuzzy switch combines the control commands of first and second levels, based on the sliding mode strategy, to provide a robust control. At third level, this command is interpreted and then is applied to the involved muscles in movement. The received information at this level is generally the contribution of muscles in performing movement and the effects of environment on the movement, which comes from sensory feedbacks. The presented model with this hierarchical structure has a proper ability to control and keep the stability of system. The simulation results confirm this subject.
    Keywords: Hierarchical structure, Self-organized control, sliding mode control, Model predictive control, Skill movements
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال