在体多通道记录系统

发布日期:

2026-02-09

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神经科学研究的深入,离不开对活体生物神经信号的精准捕捉与分析。在体多通道记录系统作为该领域的关键技术平台,通过多维度、高保真的信号采集与处理能力,为揭示神经环路运行机制、解析脑功能规律提供了坚实支撑。它打破了单一通道记录的局限,实现了对神经活动的全景式观测,成为连接微观神经元活动与宏观生理行为的重要桥梁。

在体多通道记录系统

一、多维度信号采集:覆盖神经活动全场景

在体多通道记录系统具备全面的信号采集能力,可同步捕获多种神经电生理与光学信号类型。在电生理记录方面,能够精准采集神经元胞外高频动作电位(Spike)、局部场电位(LFP)等核心信号,同时兼容原始宽波段信号、连续脉冲信号等多种数据形式,完整呈现神经元群体及局部脑区的活动状态。

光学记录维度支持钙信号、神经递质信号的实时监测,适配绿色、红色等多种荧光指示剂及特异性递质探针。通过405nm、470nm、580nm等多波段激发光组合,可实现同一脑区不同类型神经元信号的同步采集,或对单一神经元群体的多参数信号进行并行记录,满足神经环路功能研究的多样化需求。

通道拓展性进一步强化了采集能力,系统可提供最高达512通道的模拟信号采集支持,基础配置也可实现7通道及以上的稳定记录,且支持拓展至10通道,能够同时覆盖多个脑区或同一脑区的不同神经群体,实现多位点、多类型信号的同步捕获。

二、高保真信号处理:保障数据精准可靠

信号降噪技术是在体多通道记录系统保障数据质量的核心支撑。采用双波长或三波长激发光设计,将405nm波长激发的荧光信号作为参考基准,有效剔除组织自发荧光、动物运动干扰、光漂白等非特异性噪声,大幅提升钙信号及神经递质信号的检测准确性。

前端数字化处理技术进一步降低信号失真,微型数字放大器在数据传输前端完成信号数字化转换,配合低噪声放大模块,将微伏级的微弱神经信号放大至可分析水平,同时避免传输过程中的信号衰减与干扰。系统基线噪声控制在极低水平,小有效可检测功率可达0.6pW,确保微弱信号的有效捕获。

频率编码技术的应用,使多通道激发光信号保持独立有效,不同通道的信号采集互不干扰,为多参数同步分析奠定基础。低通滤波、数字差分等功能的集成,可进一步过滤环境及设备引入的干扰信号,保障数据的纯净度。

三、同步化整合能力:实现多模态数据关联

在体多通道记录系统具备强大的多设备协同能力,通过丰富的I/O接口与行为学分析软件、视频采集设备等实现无缝对接。同步记录神经信号与动物行为学事件,将神经元活动数据与动物的运动、反应等行为信息精准匹配,清晰呈现神经活动与行为表现的内在关联。

时间标记功能支持多8个数字信号打标通道,可对实验过程中的关键事件进行精准标记,确保信号数据与实验流程的时间同步性。3D加速传感器及陀螺仪的集成,能够感知动物细微的运动变化,并将运动数据同步存储于神经信号文件中,为后续数据分析提供完整的上下文信息。

软件系统支持信号采样率、曝光时间、增益等参数的灵活设置,采样频率可在0-400kHz范围内调节,满足不同实验对时间分辨率的要求。信号实时预览功能让研究人员可实时监测数据采集状态,及时调整实验参数,保障实验顺利开展。

四、智能化分析工具:简化数据解读流程

配套分析软件提供全面的数据处理功能,可直接完成DeltaF/f值计算、热图绘制、Z-score分析等核心任务,生成直观的可视化结果。支持单只或多只动物的数据对比分析,便于研究人员快速发现数据规律,减少后续分析的工作量。

离线分选功能可对采集的神经元放电信号进行精准甄别与分类,通过多种阈值方法提取有效信号,并提供聚类分离统计参数和质量指标验证,助力研究人员准确识别不同神经元的放电特征。软件兼容Matlab和C语言算法版本,支持用户根据实验需求进行自定义功能拓展,满足个性化分析需求。

数据导出功能支持多种文件格式,便于后续借助其他分析工具进行深度处理。操作界面设计简洁直观,降低了软件使用门槛,使研究人员能够将更多精力集中在实验设计与数据解读上,提升研究效率。

在体多通道记录系统以多维度采集、高保真处理、同步化整合及智能化分析的核心功能,成为神经科学研究不可或缺的技术工具。它通过对神经信号的精准捕获与深度解析,为探索大脑奥秘、揭示神经疾病机制、开发新型干预手段提供了有力支持。从基础神经环路研究到药物安全性评价,从荧光探针开发到脑机接口研究,系统的多功能特性持续赋能各个研究领域,推动神经科学研究不断迈向新的深度与广度。