詳細(xì)介紹
小動(dòng)物腦電肌電系統(tǒng)主要應(yīng)用于對(duì)大小鼠腦電肌電進(jìn)行記錄、睡眠評(píng)價(jià)、癲癇分析、睡眠剝奪、動(dòng)物行為同步視頻采集等實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)可擴(kuò)展兼容光遺傳、行為學(xué)等其它模塊。支持皮層腦電、深部腦電、局部場(chǎng)電位等采集可以用認(rèn)知研究。
小動(dòng)物腦電肌電系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分包含數(shù)據(jù)采集和調(diào)理器、萬(wàn)向轉(zhuǎn)向器、前置放大器、動(dòng)物腦電肌電電極及配件、頭帽、活動(dòng)籠、視頻采集系統(tǒng)(選配)等;軟件部分包含數(shù)據(jù)采集和睡眠專(zhuān)業(yè)分析軟件、癲癇專(zhuān)業(yè)分析軟件等。
該套系統(tǒng)的整體架構(gòu)為將已放置好電極的動(dòng)物放置于清醒活動(dòng)籠中使其自由活動(dòng)、飲水和取食同時(shí)平板支架上的攝像頭對(duì)其活動(dòng)進(jìn)行不間斷拍攝重量極輕的前置放大器插入連接適配器(頭帽)中并連接轉(zhuǎn)向器和數(shù)據(jù)采集器信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò) USB 連接線(xiàn)接入電腦軟件中。
產(chǎn)品特點(diǎn)
完整的一站式腦電肌電采集系統(tǒng)。提供涵蓋采集電極、固定頭帽、放大器、采集器、連接系繩、活動(dòng)籠、安裝平板和采集軟件、分析軟件全套完整的腦電肌電采集設(shè)備配有腦電肌電模擬器、測(cè)試儀等設(shè)備用于驗(yàn)證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
使用前置放大器進(jìn)行放大和濾波可以有效過(guò)濾噪音的影響采集到干凈的腦電肌電信號(hào)。
系統(tǒng)拓展性強(qiáng)可結(jié)合光遺傳、行為學(xué)、生物傳感器(、葡萄糖、乳酸、乙醇、、兒茶酚胺類(lèi))、FSCV等多種系統(tǒng)一起使用。
具有有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)適用于不同實(shí)驗(yàn)需要可以使用不同的傳輸方式可以結(jié)合行為學(xué)、低壓氧等場(chǎng)景使用。
主要應(yīng)用
睡眠研究、癲癇研究、深部電極記錄、皮層記錄、場(chǎng)電位、認(rèn)知研究
具備多種拓展功能
· 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)物腦、肌電、化學(xué)物質(zhì)的總濃度(谷類(lèi)、電堿、日用、乙醇、)
· 可實(shí)現(xiàn)動(dòng)物自由活動(dòng)狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)控
· 遙測(cè)功能監(jiān)測(cè)動(dòng)物可實(shí)現(xiàn)在腦內(nèi)測(cè)出的信號(hào)實(shí)時(shí)測(cè)定腦化學(xué)物質(zhì)的濃度
系統(tǒng)組成
· 電流轉(zhuǎn)換器塑料材質(zhì)的轉(zhuǎn)換器安裝在清醒活動(dòng)籠上;
· 前置放大器信號(hào)在動(dòng)物的頭部被放大和過(guò)濾同時(shí)保證清晰、無(wú)偽影的數(shù)據(jù)的傳輸;
· 電極及頭盔大鼠、小鼠需配置不同型號(hào)的電極及固定器;
· 電纜連接電流轉(zhuǎn)換器和前置放大器電纜外部包裹了一根金屬的彈簧管以防動(dòng)物撕咬;
· 數(shù)據(jù)監(jiān)控及采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)輸送到軟件前進(jìn)行第二次放大和過(guò)濾;
產(chǎn)品組件
- 大小鼠頭部電極和固定裝置
頭部電極主要通過(guò)頭帽固定頭帽上有固定的插口可以直接嵌合大小鼠的前置放大器即插即用。電極頭帽中有6對(duì)電極引腳其中4對(duì)是EEG信號(hào)2對(duì)是EMG信號(hào)。使用時(shí)EEG型號(hào)通過(guò)頭部螺釘進(jìn)行采集EMG信號(hào)通過(guò)背部的兩根導(dǎo)絲插入肌肉中采集。
- 前置放大器
大鼠和小鼠前置放大器分別具有不同的接口用于連接頭帽實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的采集、放大和濾波。
- 彈簧系繩
一根18英寸的線(xiàn)纜通過(guò)轉(zhuǎn)輪鏈接到前置放大器。線(xiàn)纜中的導(dǎo)線(xiàn)外層被一層金屬?gòu)椈山z保護(hù)著。用于動(dòng)物活動(dòng)時(shí)的延伸和收縮保護(hù)連接線(xiàn)的安全和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定。
- 安裝平板和萬(wàn)向轉(zhuǎn)向輪
萬(wàn)向轉(zhuǎn)向輪用于連接系繩和數(shù)據(jù)采集器防止動(dòng)物在活動(dòng)籠中轉(zhuǎn)圈導(dǎo)致系繩打結(jié)或產(chǎn)生扭力。
- 數(shù)據(jù)采集和分析軟件
腦電肌電系統(tǒng)標(biāo)配數(shù)據(jù)采集軟件可以采集腦電和肌電等的數(shù)據(jù)文件支持導(dǎo)出多種通用格式。睡眠專(zhuān)業(yè)分析軟件和癲癇分析軟件等可以根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行選擇。
睡眠專(zhuān)業(yè)分析軟件主要應(yīng)用于睡眠節(jié)律分析通過(guò)腦電肌電的頻率和功率變化區(qū)分出動(dòng)物的清醒、非快動(dòng)眼睡眠、快動(dòng)眼睡眠三個(gè)狀態(tài)并對(duì)三種狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。
癲癇專(zhuān)業(yè)分析軟件可以通過(guò)癲癇發(fā)作時(shí)腦電的頻率、功率、線(xiàn)長(zhǎng)等特征值的異常來(lái)進(jìn)行識(shí)別和判斷可以識(shí)別和篩選癲癇事件并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
主要技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)參數(shù) 3通道 4通道 諧振頻率 200Hz-2KHz 200Hz-20Hz 低通磷 10Hz-1KHz 20Hz-15KHz ADC精度 14 16 輸入/輸出端口 1TTL I/O 4TTL I/O 3模擬輸出 4模擬輸出
產(chǎn)品配置
小動(dòng)物腦電肌電具有三通道和四通道的區(qū)別
三通道又有2EEG/1EMG和3EEG之分。2EEG/1EMG主要用于采集腦電和背部肌電常用于睡眠評(píng)估。3EEG是采集3通道的腦電常用于癲癇評(píng)估。
四通道是在原有三通道的基礎(chǔ)上增加一個(gè)額外的通道這個(gè)通道可以用于配置光遺傳或生物傳感器等。
以上腦電采集的通道也可以單獨(dú)將一個(gè)腦電采集通道拓展成深部電極用于采集深部腦區(qū)(如海馬體)的腦電。
產(chǎn)品拓展
· 生物傳感器無(wú)線(xiàn)式腦電肌電采集系統(tǒng)
三通道腦電肌電系統(tǒng)均可拓展為無(wú)線(xiàn)式的。
用于大鼠的輕型、頭戴式藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)型號(hào)可同時(shí)測(cè)量 3 個(gè)生物電勢(shì)并實(shí)時(shí)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)以供審查。電池壽命達(dá) 36 小時(shí)使用現(xiàn)成的電池。對(duì)于更長(zhǎng)時(shí)間的研究可以快速輕松地更換可拆卸電池組。使用小型 USB 接收器和標(biāo)準(zhǔn) Sirenia 軟件套件將數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。此外經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐驗(yàn)證的大鼠 EEG/EMG 電極放置系統(tǒng)可確保實(shí)驗(yàn)的快速準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致性、可靠性。
· 同步視頻采集系統(tǒng)
提供了一個(gè)平臺(tái)用于將 EEG 和 EMG 變化與可觀察的行為狀態(tài)同步。視頻可以添加到任何新的或現(xiàn)有的硬件系統(tǒng)中。捕獲的視頻在屏幕上實(shí)時(shí)顯示因?yàn)樗菑膭?dòng)物流式傳輸?shù)牟⒃诓シ拍J较屡c其他記錄的數(shù)據(jù)同步。
· 化學(xué)腦實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊(FSCV快速掃描伏安法)
快速掃描循環(huán)安(FSCV)檢測(cè)法用于兒茶酚胺(乙胺、、腎上腺素)的測(cè)量。可以自由檢測(cè)系統(tǒng)活動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)物模型。
通過(guò)在植入的碳纖維傳感器上快速循環(huán)電壓并測(cè)量產(chǎn)生的電流來(lái)檢測(cè)生物胺水平。FSCV系統(tǒng)可以在進(jìn)行詳細(xì)的行為研究時(shí)測(cè)量自發(fā)的亞秒級(jí)神經(jīng)遞質(zhì)釋放事件。無(wú)線(xiàn)和系留系統(tǒng)均在 250 至 400 V/s 的范圍內(nèi)掃描用戶(hù)可選范圍為 -1.1 至 +1.3 V。所有系統(tǒng)都內(nèi)置支持控制外部刺激。
參考文獻(xiàn)
睡眠研究
1.Aguilar, D.D., Strecker, R.E., Basheer, R., McNally, J.M. Alterations in sleep, sleep spindle, and EEG power in mGluR5 knockout mice. (2020) J Neurophysiol. Jan 1;123(1):22-33. doi:10.1152/jn.00532.2019
2.Ahnaou, A., Raeymaekers, L., Steckler, T., & Drinkenbrug, W.H.I.M. (2015). Relevance of the metabotropic glutamate receptor (mGluR5) in the regulation of NREM-REM sleep cycle and homeostasisEvidence from mGluR5 (-/-) mice. Behavioural Brain Research, 282, 218-226. doi10.1016/j.bbr.2015.01.009
3.Ajwad, A.A. (2018) Sleep and ThermoregulationA Study of Ambient Temperature on Mouse Sleep Architecture. University of Kentucky, Theses and Dissertations--Biomedical Engineering.54. uknowledge.uky.edu/cbme_etds/54
癲癇研究
4.Acker, D.W.M., Wong, I., Kang, M., & Paradis, S. (2018). Semaphorin 4D promotes inhibitory synapse formation and suppresses seizures in vivo. Epilepsia. doi10.1111/epi.14429
5.Akman, O., Raol, Y.H., Auvin, S., Cortez, M.A., Kubova, H., de Curtis, M., Ikeda, A., Dudek, F.E., Galanopoulou, A.S. (2018). Methodological recommendations and possible interpretations of video‐EEG recordings in immature rodents used as experimental controls. Epilepsia. doi10.1002/epi4.12262
6.Alam, M.M, Zhao, X-F., Liao, Y., Mathur, R., McCallum, S.E., Mazurkiewicz, J.E., Adamo, M.A., Feustel, P., Belin, S., Poitelon, Y., Zhu, X.C., Huang, Y. (2021). Deficiency of Microglial Autophagy Increases the Density of Oligodendrocytes and Susceptibility to Severe Forms of Seizures. eNeuro, 20 January 2021, 8 (1) ENEURO.0183-20.2021. doi10.1523/ENEURO.0183-20.2021
睡眠研究+生物傳感器
7.Naylor, E. & Petillo, P. (2015). Using sensors to probe fundamental questions of sleep. Compendium of In Vivo Monitoring in Real-Time Molecular Neuroscience, 1, 1-26. doi10.1142/9789814619776_0001
8.Rempe, M.J. & Wisor, J.P. (2015). Cerebral lactate dynamics across sleep/wake cycles. Frontiers in Computational Neuroscience, 8, Article 174. doi10.3389/fncom.2014.00174
9.Wallace, N.K., Pollard, F., Savenkova, M., Karatsoreos, I.N. (2019). Daily rhythms in lactate metabolism in the medial prefrontal cortex of mouseEffects of light and aging. Rxiv 632521. doi.org/10.1101/632521
FSCV
10.Cabrera, J.M.R., Price, J.B., Rusheen, A.E., Goyal, A., Jondal, D., Barath, A.S., Shin, H., Chang, S-Y., Bennet, K.E., Blaha, C.D., Lee, K.H., Oh, Y. (2020) Advances in neurochemical measurementsA review of markers and devices for the development of closed-loop deep brain stimulation systems. Reviews in Analytical Chemistry, vol. 39, no. 1, 2020, pp. 188-199. doi10.1515/revac-2020-0117
11.Chen, D., Qi, Y., Zhang, J., Yang, Y. (2022) Deconstruction of a hypothalamic astrocytewhite adipocyte sympathetic axis that regulates lipolysis in mice.Nature Communications, (2022) 13:7536. doi10.1038/s41467-022-35258-6
12.Feng, J., Zhang, C., Lischinsky, J.E., Jing, M., Zhou, J., Wang, H., Zhang, Y., Dong, A., Wu, Z., Wu, H., Chen, W., Zhang, P., Zou, J., Hires, S.A., Zhu, J.J., Cui, G., Lin, D., Du, J., Li, Y. (2019) A Genetically Encoded Fluorescent Sensor for Rapid and Specific In Vivo Detection of Norepinephrine. Neuron, Volume 102, Issue 4, 22 May. doi10.1016/j.neuron.2019.02.037
所有評(píng)論僅代表網(wǎng)友意見(jiàn),與本站立場(chǎng)無(wú)關(guān)。