脑神经细胞电生理测量系统


脑神经细胞电位反映了人或动物大脑的思维活动,使用本系统进行实验可以研究大脑的不同区域的活动情况,并可以发现与相应行为的关系。  

Alpha-Lab脑神经细胞电位记录分析工作站包括:

l     微电极放置部分

l     电信号放大部分

l     数据采集部分

l     实时放电分析

l     离线放电分析

l     离线数据分析

金属微电极用于细胞外记录,钨丝微电极最大长度13cm,直径125µm,尖端角度60° or 90° (±5°),玻璃绝缘,60°电极电阻是500KΩ- 2000KΩ(±10%)90°电极电阻是1000KΩ- 2000KΩ(±10%)

微电极放置部分

EPS (Electrode Positioning System)是计算机控制的细胞外记录用的微操作器。EPS可以分别控制多个微电极的垂直位置,电极移动范围40mm,移动速度5μm/-400μm/秒,精度达到1μm

电极驱动装置MT(Microdriving Terminal)夹持微电极并通过软管与EPS相连,可以安装到脑立体定位仪的操作臂上。MT底盘装有XY方向操作台,各方向可进行16mm移动(精度3μm)。微电极前进深度由Z轴调节杆控制(40mm距离)。通过EPS还可以获得另外的40mm进深(精度1μm)。因为MT尺寸较小,可以使用两个MT来记录大脑两个不同区域的信号。MT规格有481632通道。

 


电信号放大部分

微电极匹配器和前置放大器(Head Stage Pre-Amplifier

微电极匹配器连接微电极,和前置放大器使细胞电位得到10倍的前级放大,并使指定电极给出刺激电流。另有2.5倍增益和1Hz高通滤波。规格有1234通道。

Alpha-IsP是低噪声隔离前置放大器,用于满足人体应用时的安全要求。Alpha-IsP放大倍率是25倍,放大的信号可以直接送入MCP-Plus信号调节器。每个Alpha-IsP4个通道,多个Alpha-IsP可以构成更多通道。

MCP-Plus信号调节器

MCP-Plus信号调节器是计算机控制的信号放大滤波系统,与前置放大器相连提供4-64通道信号放大和每个输入通道的2个刺激输出。

技术参数:

      高通滤波:DC-1KHz

      低通滤波:100Hz-10KHz

直流补偿:50mV-3V

增益:1-63750(包括前置放大器增益)

工频滤波:50Hz60Hz

Audio-MIXMCP-Plus输出送入喇叭发出声音,使操作者选定通道后可以听到此通道的放电声音,每个Audio-MIX可以连接8个通道而且可以多个Audio-MIX连用。


数据采集部分

Alpha-Map数据采集部分的主要功能是在神经生理实验中多通道记录时协调信号的前期处理、显示和记录,可以同时采集多个通道的模拟和数字信号,采用Microstar DAP卡和根据通道数目采样率等订制的兼容软件。

技术参数:

模拟输入:16-512通道,14A/D,采样率可达800K/

模拟输出:2-66通道,12D/A,采样率可达8.83K/

数字输入:16-128通道,采样率可达1.66M/

模拟输出:16-1024通道,采样率可达1.66M/

实时放电分析

ASD (Alpha Spike Detector)软件可以探测尖峰波形并将其分类,用于分析神经细胞的电活动,得到放电时间,延迟时间或构建直方图。分析功能如下:

  • Real time template matching based algorithm
  • Continuous comparison of the acquired signal against the shape templates
  • Isolates up to 3 different spike shapes from 1 electrode
  • Displays undetected spikes
  • Detects double match and reports it to the user
  • Provides: continuous display of firing rate, ISI histogram, Raster Display and Peri-Stimulus Histogram
  • Can handle up to 16 channels
  • Adaptive template mode is provided
  • 6 Window discriminators per channel are available (2 per template)
  • Allows comparison with offline sorting
  • Supports TCP/IP communication
  • Can be easily integrated into the AlphaLab platform

MSD(Multi-Spike Detector)软件可以完成与ASD软件类似的功能,处理1-8个通道的信号,每个通道有各自的模数转换和数字信号处理。

离线放电分析

Alpha-Sort软件

Alpha-Sort是一个事后的放电分析软件,用于分析细胞外记录的神经放电活动,放电情况被分类到两维的主要成分图中。

NeuroExplorer软件

NeuroExplorer是一个神经生理数据分析软件包,提供了完整的放电序列分析,例如标准直方图,自相关图,互相关图,联合PSTH,频谱密度和多种活动分析。此软件包可以分析AlphaMap文件、 MSD文件和AlphaSort文件,分析功能如下:

  • Interspike interval histograms
  • Rate histograms
  • Prevent histograms
  • Prevent rasters
  • Autocorrelograms
  • Crosscorrelograms with shift-predictors
  • Joint per stimulus histograms
  • Burst analysis
  • Spectral densities
  • Perievent histograms versus time
  • Place cell analysis
  • Reverse correlations
  • Cumulative activity
  • Instantaneous frequency
  • Interspike intervals versus time
  • Poincare maps of interspike intervals
  • Regularity analysis
 

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