在体神经电生理记录系统介绍

公司简介:
Neuralynx,Inc. 是国际公认的电生理数据记录系统,神经科学研究解决方案,及人类临床医疗应用的知名厂家。Neuralynx 公司专门从事前沿尖端电生理数据记录系统,光遗传刺激系统及其他应用系统的生产和研发,为全球用户提供全面的技术支持和解决方案。其产品和服务遍布全球各大知名学府,研究单位和医院,超过1000多套的Neuralynx系统在电生理研究中为使用者提供稳定,高效,优异的服务!
公司历史:
1993年,公司创始人Casey Stengel 获得NIH SBIR 基金,开发了一款高性能的数据采集系统,并由此为契机创办了Neuralynx 公司。Casey 开发了两项前沿性的产品:在软件中探测并提取单电极(single electrode)和双电极(stereo-trode)上记录到的Spike波形的方法;低噪音可编程的放大器- Lynx-8。
Neurolab 航天飞机计划:
NASA的Neurolab 航天飞机计划需要开发160通道的微电极记录系统,并可以在空间飞行中得到认证。另外,NASA极其严格的条件就要求研发更高性能,更低能耗的系统,以适应在发射工程中剧烈震荡的条件。
经过4年的努力,Casey带领的小组于1998年设计开发出了Neurolab Space Shuttle数据记录系统,并于当年4月,在哥伦比亚搭载航天飞机发射成功。这台系统在轨道空间中成功的记录到了两只大鼠“place cells”的单神经元放电信号。
卓越的成就--2014年诺贝尔生理学和医学奖
Neuralynx多年使用者,卓越的科学家May Britt Moser(梅-布莱特-莫泽), Edvand Moser(爱德华-莫泽)及John O'Keefe(约翰-欧基夫)获得2014诺贝尔奖生理学或医学奖,以奖励他们在“发现了大脑中形成定位系统的细胞”方面所做的贡献!
科学家John O'Keefe 、May-Britt Moser、Edvard I. Mosel 的研究成果解决了科学家长期以来的一大问题,即机体大脑如何绘制周围环境的图谱以及我们如何在复杂的环境中进行导航。
May-Britt Moser和Edvard Moser教授2005年时在大脑的内嗅皮层中发现了特殊的神经细胞-网格细胞,当大鼠通过特定位置时这些细胞就会被激活表达,同时网格细胞的位置就会形成一种六角网格,每个网格细胞都会在特定的空间位置上产生反应,最后这些网格细胞就会形成一种可以实现空间导航的坐标系统。
在体多通道记录技术(in-vivo multichannel recording)
人类大脑由大约100亿个神经元组成,神经元之间通过突触相互连接成复杂的功能网络,因而大脑是人体最复杂的器官。目前,人们对大脑的功能机制的认知还停留在较低的水平,研究大脑的功能也成为科学家的终极目标。2013年1月,人脑工程成为欧盟“未来新兴旗舰技术项目”之一,未来10年内将获得10亿欧元的科研经费。随后,奥巴马宣布将从2014 财年的政府预算中拿出1亿美元,启动“人脑活动图”项目研究(Brain Activity Map project)。这两大脑科学研究计划势必将掀起神经科学研究的热潮。
在体多通道记录(in-vivo multichannel recording)是在活体状态下研究动物神经活动的一种方法。将多电极阵列植入动物的大脑某皮层或区域,电极后续接入高灵敏度的放大器及记录系统,将记录到的模拟信号转换成数字信号,在配套的记录软件上便可以观察到放电信号。
在体多通道记录技术已经越来越成为一种研究动物大脑神经元活动的主要手段,其高通量的数据,高速的采样频率,多种的记录手段(急性,慢性实验等),多种技术交叉应用等特点,使其在神经科学研究中发挥着重要作用。
应用领域:
l 大脑基础功能研究,如视觉,听觉,嗅觉,运动等;
l 大脑高级功能研究,如学习,认知,记忆,情绪等;
l 神经信号传递,神经网络研究;
l 各种神经性疾病研究,如帕金森,阿尔茨海默,癫痫等;
l 结合光遗传技术,动物行为学等领域的研究;
l 病理学,药理学,毒理学等方面;
l 神经损伤修复,脑机接口等方面;
神经信号记录系统:
Lablynx多通道信号记录系统
Lablynx是Neuralynx公司生产的高性能、高通量神经数据采集和分析系统,包含主机、背板、光纤传输以及采集和分析软件。其高通量采集、超低的噪音、全波段记录、简便灵活的操作等各方面的卓越性能,为使用者提供了高端可靠的研究平台!
产品规格:
l 通道数:256通道主机,最大支持512通道同时分析;
l 采样率:16k至30kHz 可调,2kHz递增;
l 超低噪音:≤2.5 µV RMS;
l 共模抑制比:80dB(50/60HZ)
l A/D转换:16bit;
l 输入范围:± 5 mV;
l 记录带宽:0.1 to 8kHz;
l 电池供电时间约10小时,电池供电下噪音极小;
l 记录数据类型:原始宽波段信号,高频神经元放电(Spike)信号和低频场电位(LFP);
l 支持Single eletrode、Stereotrode、Tetrode记录;
l 数据可通过无线网络传输,传输距离10米
l 4个8bit TTL I/O端口进行输入和输出;
l 配有专业的数据记录软件-Cheetah;
l 原生具有四个探头接口,最高支持同时记录四只实验动物电信号;
应用领域:
l 动物在体多通道信号记录实验;
l 感觉,感官,知觉研究;
l 运动行为机理研究;
l 情感,情绪与认知研究;
l 学习与记忆研究;
l 病理学,药理学,毒理学研究;
l 神经疾病研究,如癫痫,帕金森等;
l 脑机接口,人工智能等研究;
发表文献:
l Marco D. Brockmann,et al,Coupled Oscillations Mediate Directed Interactions between Prefrontal Cortex and Hippocampus of the Neonatal Rat. Neuron,2011.
l Kay Sieben,Brigitte Ro¨der, et al,Oscillatory Entrainment of Primary Somatosensory Cortex Encodes Visual Control of Tactile Processing. J.Neurosci., March 27, 2013•33(13):5736 –5749
l Craig A. Atencioa,et al, Hierarchical computation in the canonical auditory cortical circuit. PNAS,2009.
l Craig A. Atencio, et al, Spectrotemporal Processing in Spectral Tuning Modules
of Cat Primary Auditory Cortex. Modular Spectrotemporal Processing in AI,2012.
l Jeremy M. Barry,et al, Inhibition of Protein Kinase MDisrupts the Stable Spatial
Discharge of Hippocampal Place Cells in a Familiar Environment. The Journal of Neuroscience, October 3, 2012•32(40):13753–13762
l Steven J. Eliades∗, Xiaoqin Wang, Chronic multi-electrode neural recording in free-roaming monkeys. Journal of Neuroscience Methods 172 (2008) 201–214
l Petr Znamenskiy1,2& Anthony M. Zador2, Corticostriatal neurons in auditory cortex drive decisions during auditory discrimination. Nature,2012.
l Alice Y Wang,et al, The dorsomedial striatum encodes net expected return, critical for energizing performance vigor. nature neuroscience,2013.
分析软件:
Cheetah多通道数据记录软件
Cheetah Data Acquisition Software是Neuralynx开发的用于进行多通道数据采集及实验控制的软件,与多通道记录系统DigitalLynx配套使用,全面提供信号采集,数据记录,实验控制,参考选择等全套方案,是多通道记录实验中非常实用的软件工具!
Cheetah自开发以来已经有超过15年的时间,一直用于记录单神经元动作电位和场电位LFP。Cheetah可整合在Neuralynx各种多通道记录系统上,包括Digital Lynx SX 系统, Cube-64 wireless系统,Digital Lynx SX-M 系统,以及更早期的模拟放大器系统Lynx-8.
主要特点:
l 支持8至512通道;
l 可同时显示高频Spike信号及连续信号,如Wide Band, LFP/EEG/EMG;
l 可记录原始的未滤波信号;
l 可在线显示;
l 在线多种参考选择;
l 可在软件设置input range、filter、thresholds等参数;
l 可集成视频记录,用户动物行为学实验;
l 可调用预先设置的配置文件,方便启动;
l 在处理多通道数据时具有高效的CPU性能;
l 操作简便,界面友好;
l 可免费接入多种软件工具及工具包,如Matlab;
Cheetah 6.0最新版本更新!
l Cheetah在线记录软件全新升级!
l 更加简洁优化的界面,更加稳定可靠的性能!
l 兼容Windows10操作系统!
SpikeSort 3D软件
在使用Neuralynx的多通道记录系统记录数据之后,通常都需要对Spike安装各种特征值进行分类。Nerualynx提供了方便、快速的Spike甄别分类软件-SpikeSort3D。
Spike Sort 3D是一款用于Spike波形在线和离线的分类工具。它集成在Cheetah DAS 软件中,同时也可以作为独立的程序。在2D和3D界面中,使用者可以轻松的手动定义不同的放电聚类,清晰明了。Spike Sort 3D提供主成分分析PCA,并有多个特征值features可选,并提供Cluster quality measures-isolation distance和L-ratio。
产品特点:
l 提供主成分分析PCA;
l 聚类质量测量--isolation distance和L-ration;
l 通过KlustaKwik 进行全自动sorting;
l 对每个Spike有多达8个特征值;
l Inter-spike interval放电间隔和平均波形显示;
l 利用开发的GL技术实现最佳显示;
l 对Spike文件大小和数量无限制;
l 支持快速导入,10G的大数据打开耗时≤1s;
l 连续多边形、矩形或用户输入的波形模板对Spike进行手动分类;
NeuroExplorer 数据分析软件
NeuroExplorer是一个复杂的,功能强大的神经生理学数据分析软件,支持复杂的分析和专业的演示的结果。需要注意的是。
NeuroExplorer现在已经是第五代版本,可以提供最完整的一套Spike分析方法。研究者可以从多个角度分析连续的信号数据和神经元的数量。强大的内置的脚本语言,让许多分析工作的自动化,同时其开放式的分析环境,您可以使用其他程序来扩展其功能。
NeuroExplorer可以读取多种文件格式,包括许多流行的数据采集系统,文本文件,Excel电子表格和MATLAB创建的数据文件。为了帮助出示您的分析结果,NeuroExplorer创建完全可编辑,达到出版质量的表格和图表。
产品特点:
l 可导入各种主流采集系统得到的原始数据;
l 各种标准的柱状图和raster分析;
l 增加针对连续数据(LFP)的各种分析方法,如perievent
rasters, power spectra, coherence, single trial spectrum analysis
phase analysis等;
l 针对spike train的各种分析方法,如Interspike interval histograms,Autocorrelograms,Crosscorrelograms with shift-predictors,Perievent histograms versus time等;
l 针对timestamp的Joint PSTH, burst analysis等各种分析方法;
l 1D和3D的数据review;
l 增加digital filtering 数字滤波功能;
l 强大的数据编辑功能;
l 全部可定制的“所见即所得”图表;
l 可直接导入Matlab和Excel中;
l R-project统计数据分析;
Neuraview 软件
Neuraview 是Neuralynx公司开发的一款用于对记录完成的数据进行离线review的免费软件,简单易用,方便小巧。使用者可以通过Neuraview查看每个文件中的所有数据,包括波形,事件标记,文件信息等。
使用者可以用Neuraview 对数据文件进行以下操作:
l review每个通道的数据,包括CSC 和 Spike,并自由选择相应浏览的通道;
l x轴和y轴均可以zoom in 和zoom out;
l 显示数据详细内容,包括幅值,timestamp等;
l 添加事件event标记,并可编辑;
l 依据event 标记对文件进行分割;
l 各种快捷键设置,方便操作;
Histogram软件
其他配件:
Saturn-mini Commutator自动转向器
在结合动物行为学的多通道记录实验中,为了保证动物能在实验特定区域内自有的活动,我们需要转向器commutator来对headstage和放大器之间的数据电缆进行调节缓冲,以消除线缆对动物活动的张力和束缚,保证活动的自由无约束,并且不会对数据传输产生影响。
Saturn Commutator是Neuralynx公司在前一代转向器基础上,改进升级的新一代自动转向器,采用同轴轨道,使得旋转滑动更加平滑无阻力,更大程度上释放线缆上的张力,防止扭曲。