自适应深部脑刺激 (aDBS) 和其他脑机接口 (BCI) 应用通常需要实时处理传入的神经振荡信号并从中解码相关的行为或病理状态。大多数当前方法依赖于首先提取一组预定义特征,例如标准频带中的功率或各种时域特征,然后训练机器学习系统,这些系统使用这些预定义特征作为输入并推断每个给定时间点的底层大脑状态。然而,这种算法方法是否最适合提取神经波形中包含的所有可用信息仍是一个悬而未决的问题。在这里,我们旨在探索不同的算法方法,看看它们是否有可能根据神经活动(例如通过局部场电位 (LFP) 记录或脑电图 (EEG) 测量)提高解码性能。具体来说,我们旨在探索端到端卷积神经网络的潜力,并将这种方法与基于提取预定义特征集的其他机器学习方法进行比较。为此,我们实施并训练了许多机器学习模型,这些模型要么基于手动构建的特征,要么在基于深度学习的模型的情况下,基于直接从数据中学习的特征。我们使用模拟数据识别神经状态的任务对这些模型进行了基准测试,该数据结合了先前与生理和病理功能相关的波形特征。然后,我们根据从特发性震颤患者运动丘脑记录的局部场电位评估这些模型在解码运动方面的表现。我们的研究结果来自模拟和真实患者数据,表明端到端基于深度学习的方法可能超越基于特征的方法,特别是当波形数据中的相关模式未知、难以量化或从预定义特征提取的角度来看可能存在时
在这项研究中,我们报告了一种可柔性的4通道微电极探针,该探针涂有高度多孔和可靠的纳米复合材料的聚(3,4-乙基二氧噻吩)(PEDOT)(PEDOT)和碳纳米纤维(CNF),作为固体掺杂模板,用于固体掺杂模板,以实现高强度录制效果。通过原位电化学聚合技术开发了一种简单而良好的控制策略,该技术在灵活的4通道金微电极探针上创建PEDOT和CNF的多孔网络。不同的形态和电化学特征表明,它们具有显着且优异的电化学特性,产生了相结合高表面积,低阻抗(16.8±2mΩ.mmghz时2 kHz)和升高的电荷入口功能(超过那些pure and Pure dup pul of Pude)的微电化学特性。此外,PEDOT-CNF复合电极表现出延长的双相电荷周期耐力,导致长期电刺激的物理分层或降解可忽略不计。在小鼠脑切片上进行体外测试表明,它们可以记录自发的振荡场电位以及单单元的动作电位,并允许安全地提供电刺激以唤起磁场电位。 PEDOT-CNF复合电极的组合上级电性能,耐用性和3D微结构拓扑表现出开发未来神经表面接口应用的杰出潜力。在小鼠脑切片上进行体外测试表明,它们可以记录自发的振荡场电位以及单单元的动作电位,并允许安全地提供电刺激以唤起磁场电位。PEDOT-CNF复合电极的组合上级电性能,耐用性和3D微结构拓扑表现出开发未来神经表面接口应用的杰出潜力。
某些模块用于电场侧设备的现场侧功率。电源越过SA电源总线。一些模块从总线绘制电流,然后将其余电流传递给下一个模块。其他模块不会从总线绘制电流,而是将电流传递给下一个模块。您使用5069-FPD场电位分销商在系统中建立新的SA电源总线。重要:•如果系统包含DC类型模块和交流类型模块,则必须使用现场电位分配器将它们安装在单独的SA Power Bus上。•您不能直接安装紧凑型Guardlogix 5380控制器旁边的AC类型模块。您必须首先安装字段电位分销商。
摘要。要实现能够在自然行为期间跨多个时空尺度进行长期神经记录的神经技术,需要新的建模和推理方法,这些方法可以同时解决两个挑战。首先,这些方法应该从多个记录源(例如脉冲和场电位)汇总所有活动尺度的信息。其次,这些方法应该检测自然场景和长期记录期间行为和/或神经动力学状态的变化。先前的状态检测方法是针对单一活动尺度而不是多尺度活动开发的,先前的多尺度方法没有考虑状态切换并且适用于静止情况。在这里,我们通过开发切换多尺度动力系统模型和相关的过滤和平滑方法来应对这两个挑战。该模型描述了多尺度尖峰场活动中未观察到的大脑状态的编码。它还允许使用未观察到的状态状态进行状态切换动力学,该状态决定每个时间步的动态和编码参数。我们还设计了相关的切换多尺度推理方法,从同时发生的尖峰场活动中估计未观察到的状态和大脑状态。我们在大量数值模拟和记录在猴子身上的前额叶脉冲场数据中验证了这些方法,猴子为了获得流体奖励而进行扫视。我们表明,这些方法可以成功地结合脉冲和场电位观测,同时准确地跟踪状态和大脑状态。这样,与单尺度切换方法或固定多尺度方法相比,这些方法可以更好地估计状态。这些建模和推理方法有效地结合了状态检测和多尺度观测。因此,它们可以促进对潜在切换神经群体动态的研究,并通过在出现状态依赖的多尺度活动和行为的自然场景中进行推理来改善未来的脑机接口。
使用永久植入式大脑设备进行电刺激已经成为运动障碍和癫痫的标准疗法,并且也在积极研究其对精神和认知障碍的治疗作用 1 。通过更好地了解潜在的回路障碍以及治疗刺激影响体征和症状的机制,可以改进神经刺激疗法。解决这一知识空白的一种方法是分析来自外部导线的侵入性皮质或皮质下场电位记录,记录可以在导线植入手术期间或术后几天在医院进行。场电位表示记录接触点附近的神经元群体的总同步活动,通常具有很强的振荡分量,因此可以作为神经同步的极好探针。现在认为,许多脑部疾病的体征和症状部分与振荡同步异常有关 2 。
摘要:背景:高频丘脑刺激是对必需震颤的有效疗法,主要影响自愿运动和/或持续的姿势。然而,由于震颤的间歇性质,连续刺激可能会给大脑带来不必要的电流。目的:我们建议通过使用植入刺激的同一电极记录的局部场电位来检测发动机的运动状态来关闭丘脑刺激的循环,以便仅在必要时提供刺激。方法:八名基本震颤患者参加了这项研究。患者特定的支持向量机分类器是第一次使用记录的数据进行训练,而患者进行了发动机震动的运动。然后,实时应用训练有素的模型来检测这些运动并触发刺激的传递。结果:使用所提出的方法,当存在震动运动时,刺激的时间为80.37±7.06%。相比,
在过去十年中,立体定向放置电极已经成为针对多种神经和精神疾病进行深部脑记录和刺激的黄金标准。然而,目前的电极在空间分辨率和记录小群体神经元(更不用说单个神经元)的能力方面有限。在这里,我们报告了一种创新的、可定制的、单片集成的人体级灵活深度电极,它能够记录多达 128 个通道,并能够记录脑组织 10 厘米深度。这种薄的、探针引导的深度电极能够记录局部场电位和单个神经元活动(动作电位),并已在不同物种中得到验证。该设备代表了制造和设计方法的进步,扩展了临床神经病学主流技术的功能。
摘要:背景:β频率振荡(13 – 30 Hz)是帕金森病患者的丘脑底标志,人们对其作为术中标记物的效用越来越感兴趣。目的:本研究的目的是评估直接从深部脑刺激导线的大接触测量的β活动是否可以用作(a)指导导线放置的术中电生理学方法和(b)用于生理学刺激传递。方法:沿着手术轨迹每一毫米从每个大接触收集局部场电位数据,并计算和可视化功率谱密度(n = 39 名患者)。这是为在线术中功能映射和事后统计分析而进行的,使用两种方法:生成沿手术轨迹的频谱活动分布和直接描绘(存在与否)β峰。在部分患者中,这种方法得到了微电极记录的证实。此外,最终目标处的β峰之间的匹配率
ADHD 成人注意力缺陷多动障碍 ASD 自闭症谱系障碍 BCI 脑机接口 CBT 认知行为疗法 CNV 偶然负变异 DOC 意识障碍 ECoG 皮层脑电图 EEG 脑电图 ERD 事件相关去同步 ERP 事件相关电位 fMRI 功能性磁共振成像 fNIRS 功能性近红外光谱 ICT 信息和通信技术 LFP 局部场电位 MEG 脑磁图 MDD 重度抑郁症 MCS 微意识状态 MI 运动意象 PTSD 创伤后应激障碍 rTMS 重复经颅磁刺激 SMR 感觉运动节律 SSSEP 稳态体感诱发电位 SSVEP 稳态视觉诱发电位 sEEG 立体脑电图 tACS经颅交流电刺激 tFUS 经颅聚焦超声刺激 UWS 无反应觉醒综合症 XR 扩展现实
多通道记录来自大脑软生物组织的电信号是电生理学中一项重要的技术。然而,传统的刚性针电极的穿透会对组织造成物理应力并引起组织损伤,从而无法进行稳定的记录。本文报道的方法涉及使用带有微电极的柔性“线状”装置,该装置能够借助类似于缝纫机制的引导微针精确穿透和放置在脑组织内。提出了一种使用可溶解材料的设备固定方案,以实现无应力的针“捕获”和“释放”。将该设备放置在活体小鼠的初级视觉皮层 (V1) 中,并记录局部场电位 (LFP) 和动作电位 (尖峰)。在植入设备后的两周内,小鼠的体重没有明显下降。因此,我们得出结论,所提出的缝纫线设备增强了神经信号的记录,同时最大限度地减少了设备引起的压力。