[发明专利]小鼠经颅超声刺激及脑肌电信号同步采集系统

说明书

本发明公开了小鼠经颅超声刺激及脑肌电信号同步采集系统，涉及经颅超声刺激研究及信号同步采集领域。本发明包括经颅超声刺激模块，脉冲经颅超声信号发生模块，脑肌电信号采集处理模块，电源。本发明装置具有信号采集稳定、扩展存储能力强、便携小巧、易操作等一系列优点，能够有效适应于多样本的经颅超声刺激实验中，小鼠清醒且可自由活动的的脑肌电信号实时同步采集。并且扩展了存储模块，避免长时间使用数据的存储量过大和无线传输数据的失真等问题。便于后续对经颅超声刺激的脑肌电信号的离线处理，为未来经颅超声刺激的机制研究和作为神经调控技术的临床应用提供技术支持。

技术领域

本发明涉及经颅超声刺激研究及信号同步采集领域，应用在小鼠经颅超声刺激的脑肌电同步采集中，具体为小鼠经颅超声刺激及脑肌电信号同步采集系统。

背景技术

神经调控技术近年来在神经科学研究和神经工程应用方面都得到了广泛的关注。神经调控是指采用光、电、磁、声、温度等机械物理性刺激和化学性刺激，作用于生物体神经系统(器官，组织，细胞，体液等)并引起反应的过程。调控效果根据神经的兴奋性增强或者神经的抑制性增强可分为两种。通过神经调控，有助于研究神经系统的构成关系和治疗神经系统疾病，同时也是研究人脑神经组成、相应动作、认知功能的一种有效手段。目前主要的神经调控手段有：电极深部脑刺激(DBS),经颅电刺激(TDCS)，经颅磁刺激(TMS)，经颅超声刺激(TUS),光遗传技术(Optogenetics)。

脉冲经颅超声刺激(pTUS)是一种很有发展前景的神经调控技术，近些年得到了越来越广泛的关注。具有非侵入性、高空间分辨率(<2mm)、高穿透深度等优点。脉冲超声作为一种机械压力波，可以通过颅骨传导，并且颅骨还能对超声进行聚焦，促进或抑制神经活动。1929年，使用超声对蛙神经和乌龟的肌肉进行了刺激，首次证明超声能够调节细胞活动。1958年，研究证明超声能够刺激到猫的侧向膝装神经核。2008年Tyler W.J.与他们的团队采用超声刺激海马切片，证明了超声刺激可以直接作用于神经元并引发动作电位，并促使钙，钠离子通道的改变。随后Tufail Y.等人在小鼠上使用超声刺激，刺激小鼠的运动皮层，观测到了明显的肢体及尾部肌肉活动。自此，超声刺激作为一种神经调控手段引起了广泛的关注。

但是，超声刺激的作用机制尚不明确。除了针对于离体组织切片和细胞的研究外，针对活体动物的研究也应运而生。针对小鼠的超声刺激实验也被广泛开展起来。可是目前针对小鼠的超声刺激实验都是依托超声刺激平台而实现的，整个平台相对笨重，成本高，整个平台和小鼠都需要固定，每次实验都需要重新调校。并且小鼠需要麻醉，麻醉会对小鼠的电生理信号产生干扰。所以设计能应用于清醒并可以让小鼠自由活动的超声刺激装置，同时能同步采集小鼠的脑肌电装置，对于超声刺激技术在神经科学的研究应用具有巨大推动作用。

公开号为CN107693962A的专利文献“一种头戴式超声传导装置”，提出了动物神经调控装置，虽然有结构实现超声换能器与颅骨的可靠连接，并且可以实现对自由活动动物的大脑位置进行超声刺激。但是设备相对较大，结构单一，并且没有脑肌电信号同步采集部分的装置，无法实现超声刺激同时，得到同步的脑肌电信号。

发明内容

本发明目的在于弥补上述现有技术的不足，提供了一种小鼠经颅超声刺激及脑肌电信号同步采集系统，可以在小鼠清醒时且自由活动的情况下对小鼠进行经颅脉冲超声刺激，并且同步采集小鼠的脑肌电信号。可调节不同的脉冲超声参数，可重复对小鼠进行超声刺激，提高了小鼠的利用率，并且同步采集脑电、肌电信号，适用于对脑肌电同步耦合分析的分析方法。