實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)采集的一款模塊化、高性能、高通量的神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)

柔性電極通過(guò)手術(shù)機(jī)器人成功植入目標(biāo)腦區(qū)后,研究者面臨如何采集信號(hào)和處理信號(hào)的問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題,腦虎科技推出自主研發(fā)的高通量神經(jīng)信號(hào)采集系統(tǒng)CereCube。為配合高通量的柔性電極,CereCube目前最高可采集的信號(hào)通道數(shù)可達(dá)到2048通道。

CereCube系統(tǒng)由神經(jīng)信號(hào)處理器、神經(jīng)信號(hào)放大器、神經(jīng)信號(hào)記錄分析軟件、配套電源適配器及放大器連接線(xiàn)組成。最高配置配備8個(gè)放大器接口,每個(gè)接口可處理256通道信號(hào)。神經(jīng)信號(hào)放大器(headstage)可選型號(hào)包括256通道記錄headstage、128通道記錄headstage、64通道記錄headstage和16通道記錄/刺激headstage。神經(jīng)信號(hào)處理器和放大器通過(guò)纖細(xì)靈活的放大器連接線(xiàn)相連。

目前CereCube采集系統(tǒng)可適用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物范圍廣,包括靈長(zhǎng)類(lèi)、哺乳類(lèi)、兩棲類(lèi)、嚙齒類(lèi)、魚(yú)類(lèi)及昆蟲(chóng)類(lèi)等,也適用于多種研究領(lǐng)域,包括腦機(jī)接口、疾病與藥物機(jī)理研究等。

高效智能,高通量神經(jīng)信號(hào)記錄和深度分析的軟件產(chǎn)品

現(xiàn)場(chǎng)演示的軟件產(chǎn)品名為MindExplorer,這是腦虎科技獨(dú)立開(kāi)發(fā)的一款高通量神經(jīng)信號(hào)記錄和深度分析的軟件產(chǎn)品。智能和共享是MindExplorer產(chǎn)品的兩大特色,采用先進(jìn)的云邊端架構(gòu),具備高效的實(shí)驗(yàn)管理功能,并支持?jǐn)?shù)據(jù)云端同步儲(chǔ)存和分析。

MindExplorer可在線(xiàn)更改數(shù)據(jù)的采樣率(1～30kHz),可實(shí)時(shí)更改芯片的帶寬,并測(cè)量和實(shí)時(shí)查看每個(gè)通道的電極阻抗。除支持在線(xiàn)監(jiān)控和記錄外,還支持離線(xiàn)回放和查看數(shù)據(jù),可實(shí)現(xiàn)多人在各自的電腦上同時(shí)回放、查看和分析多組數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析方面,MindExplorer能夠結(jié)合電極特征,智能選擇最優(yōu)算法進(jìn)行自動(dòng)化Sorting。GPU的方案能夠極大提高Sorting速度,其常用配置比市面上的其它基于CPU的軟件最高可以提升100倍以上,并根據(jù)L-ratio等指標(biāo)智能判斷Sorting出的unit質(zhì)量,自動(dòng)排除不滿(mǎn)足基本指標(biāo)的unit。

在實(shí)驗(yàn)監(jiān)控過(guò)程中,Event伴隨電生理信號(hào)顯示,研究者可以非常方便地實(shí)時(shí)判斷神經(jīng)元的反應(yīng)是否與Event相關(guān)。

針對(duì)令人擔(dān)憂(yōu)的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題,MindExplorer采用非對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)對(duì)用戶(hù)登錄信息進(jìn)行保護(hù),而用戶(hù)原始數(shù)據(jù)則是采用變換域數(shù)字水印技術(shù)來(lái)進(jìn)行透明鑒權(quán),為研究者安全地共享數(shù)據(jù)提供最有力的保障。

具備高通量神經(jīng)信號(hào)數(shù)據(jù)一鍵Sorting功能、Spike數(shù)據(jù)與Event的相關(guān)性等深入的數(shù)據(jù)分析功能、以及支持?jǐn)?shù)據(jù)云端同步存儲(chǔ)和分析的數(shù)據(jù)共享功能,MindExplorer讓用戶(hù)擺脫繁瑣的軟硬件設(shè)置,專(zhuān)注于科研實(shí)驗(yàn)。

能夠長(zhǎng)期在體穩(wěn)定記錄神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏娜嵝噪姌O

腦虎科技此次公開(kāi)展示的柔性電極有兩類(lèi),一是柔性深部電極,能同時(shí)記錄Spike信號(hào)和LFP信號(hào)。多功能柔性電極配合蠶絲蛋白的植入方案,可以實(shí)現(xiàn)記錄電生理信號(hào)的同時(shí)給光和給藥等其它功能。蠶絲蛋白柔性電極具有良好的機(jī)械順應(yīng)性、生物相容性、降解程度可控、安全無(wú)毒,這些優(yōu)勢(shì)極大地提高了腦機(jī)接口成功的概率,也為科研工作者提供了不可多得的研究工具。

另一款是用于記錄ECoG信號(hào)的皮層電極。兩類(lèi)電極都由mems工藝加工而成,能夠做到高密度、高通量,配備先進(jìn)的后端封裝工藝,確保柔性電極的優(yōu)秀性能。

電極適用的動(dòng)物范圍廣、研究領(lǐng)域廣,可與AlphaOmega、Plexon、Blackrock、TDT、Intan等市面上絕大部分品牌的采集系統(tǒng)適配。

目前,腦虎科技已在全國(guó)多地開(kāi)展業(yè)務(wù)布局,旨在為更多的科學(xué)家們打造高效的研究工具。2022年腦虎在不到一年的時(shí)間內(nèi)收獲兩輪達(dá)數(shù)億融資,被資本看好的同時(shí),也為腦虎提供了堅(jiān)實(shí)的資金基礎(chǔ),確?？蒲薪鉀Q方案的落地應(yīng)用。

腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家陶虎表示,未來(lái)腦虎將繼續(xù)完善科研產(chǎn)品矩陣,為科研工作者提供更加省時(shí)便捷的智能化科研工具。與此同時(shí),腦虎還將加快推進(jìn)醫(yī)療BCI產(chǎn)品的落地,助力科研和醫(yī)療各領(lǐng)域。據(jù)陶虎透露,今年7月,腦虎科技將攜最新柔性腦機(jī)接口成果亮相2023世界人工智能大會(huì),敬請(qǐng)期待。

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