小動物腦電肌電系統主要應用于對大小鼠腦電肌電進行記錄、睡眠評價、癲癇分析、睡眠剝奪、動物行為同步視頻采集等實驗。系統可擴展兼容光遺傳、行為學等其它模塊。支持皮層腦電、深部腦電、局部場電位等采集可以用認知研究。

小動物腦電肌電系統由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分包含數據采集和調理器、萬向轉向器、前置放大器、動物腦電肌電電極及配件、頭帽、活動籠、視頻采集系統（選配）等；軟件部分包含數據采集和睡眠專業分析軟件、癲癇專業分析軟件等。

該套系統的整體架構為將已放置好電極的動物放置于清醒活動籠中使其自由活動、飲水和取食同時平板支架上的攝像頭對其活動進行不間斷拍攝重量極輕的前置放大器插入連接適配器（頭帽）中并連接轉向器和數據采集器信號數據通過 USB 連接線接入電腦軟件中。

產品特點

完整的一站式腦電肌電采集系統。提供涵蓋采集電極、固定頭帽、放大器、采集器、連接系繩、活動籠、安裝平板和采集軟件、分析軟件全套完整的腦電肌電采集設備配有腦電肌電模擬器、測試儀等設備用于驗證系統的準確性和穩定性。

使用前置放大器進行放大和濾波可以有效過濾噪音的影響采集到干凈的腦電肌電信號。

系統拓展性強可結合光遺傳、行為學、生物傳感器（、葡萄糖、乳酸、乙醇、、兒茶酚胺類）、FSCV等多種系統一起使用。

具有有線和無線系統適用于不同實驗需要可以使用不同的傳輸方式可以結合行為學、低壓氧等場景使用。

主要應用

睡眠研究、癲癇研究、深部電極記錄、皮層記錄、場電位、認知研究

具備多種拓展功能

· 實時監測動物腦、肌電、化學物質的總濃度（谷類、電堿、日用、乙醇、）

· 可實現動物自由活動狀態下實時監控

· 遙測功能監測動物可實現在腦內測出的信號實時測定腦化學物質的濃度

系統組成
· 電流轉換器塑料材質的轉換器安裝在清醒活動籠上；
· 前置放大器信號在動物的頭部被放大和過濾同時保證清晰、無偽影的數據的傳輸；
· 電極及頭盔大鼠、小鼠需配置不同型號的電極及固定器；
· 電纜連接電流轉換器和前置放大器電纜外部包裹了一根金屬的彈簧管以防動物撕咬；
· 數據監控及采集系統在數據輸送到軟件前進行第二次放大和過濾；

產品組件

• 大小鼠頭部電極和固定裝置

頭部電極主要通過頭帽固定頭帽上有固定的插口可以直接嵌合大小鼠的前置放大器即插即用。電極頭帽中有6對電極引腳其中4對是EEG信號2對是EMG信號。使用時EEG型號通過頭部螺釘進行采集EMG信號通過背部的兩根導絲插入肌肉中采集。

• 前置放大器

大鼠和小鼠前置放大器分別具有不同的接口用于連接頭帽實現電信號的采集、放大和濾波。

• 彈簧系繩

一根18英寸的線纜通過轉輪鏈接到前置放大器。線纜中的導線外層被一層金屬彈簧絲保護著。用于動物活動時的延伸和收縮保護連接線的安全和數據傳輸的穩定。

• 安裝平板和萬向轉向輪

萬向轉向輪用于連接系繩和數據采集器防止動物在活動籠中轉圈導致系繩打結或產生扭力。

• 數據采集和分析軟件

腦電肌電系統標配數據采集軟件可以采集腦電和肌電等的數據文件支持導出多種通用格式。睡眠專業分析軟件和癲癇分析軟件等可以根據具體的實驗需要進行選擇。

睡眠專業分析軟件主要應用于睡眠節律分析通過腦電肌電的頻率和功率變化區分出動物的清醒、非快動眼睡眠、快動眼睡眠三個狀態并對三種狀態進行統計和分析。
癲癇專業分析軟件可以通過癲癇發作時腦電的頻率、功率、線長等特征值的異常來進行識別和判斷可以識別和篩選癲癇事件并進行統計分析。

主要技術指標

產品配置

小動物腦電肌電具有三通道和四通道的區別
三通道又有2EEG/1EMG和3EEG之分。2EEG/1EMG主要用于采集腦電和背部肌電常用于睡眠評估。3EEG是采集3通道的腦電常用于癲癇評估。
四通道是在原有三通道的基礎上增加一個額外的通道這個通道可以用于配置光遺傳或生物傳感器等。
以上腦電采集的通道也可以單獨將一個腦電采集通道拓展成深部電極用于采集深部腦區（如海馬體）的腦電。

產品拓展
· 生物傳感器無線式腦電肌電采集系統

三通道腦電肌電系統均可拓展為無線式的。
用于大鼠的輕型、頭戴式藍牙無線型號可同時測量 3 個生物電勢并實時呈現數據以供審查。電池壽命達 36 小時使用現成的電池。對于更長時間的研究可以快速輕松地更換可拆卸電池組。使用小型 USB 接收器和標準 Sirenia 軟件套件將數據流式傳輸到計算機。此外經過大量實踐驗證的大鼠 EEG/EMG 電極放置系統可確保實驗的快速準備和實驗數據的一致性、可靠性。

· 同步視頻采集系統

提供了一個平臺用于將 EEG 和 EMG 變化與可觀察的行為狀態同步。視頻可以添加到任何新的或現有的硬件系統中。捕獲的視頻在屏幕上實時顯示因為它是從動物流式傳輸的并在播放模式下與其他記錄的數據同步。 

· 化學腦實時監測模塊（FSCV快速掃描伏安法）

快速掃描循環安（FSCV）檢測法用于兒茶酚胺（乙胺、、腎上腺素）的測量。可以自由檢測系統活動狀態下的動物模型。
通過在植入的碳纖維傳感器上快速循環電壓并測量產生的電流來檢測生物胺水平。FSCV系統可以在進行詳細的行為研究時測量自發的亞秒級神經遞質釋放事件。無線和系留系統均在 250 至 400 V/s 的范圍內掃描用戶可選范圍為 -1.1 至 +1.3 V。所有系統都內置支持控制外部刺激。

參考文獻

睡眠研究

1.Aguilar, D.D., Strecker, R.E., Basheer, R., McNally, J.M. Alterations in sleep, sleep spindle, and EEG power in mGluR5 knockout mice. (2020) J Neurophysiol. Jan 1;123(1):22-33. doi:10.1152/jn.00532.2019 
2.Ahnaou, A., Raeymaekers, L., Steckler, T., & Drinkenbrug, W.H.I.M. (2015). Relevance of the metabotropic glutamate receptor (mGluR5) in the regulation of NREM-REM sleep cycle and homeostasisEvidence from mGluR5 (-/-) mice. Behavioural Brain Research, 282, 218-226. doi10.1016/j.bbr.2015.01.009 
3.Ajwad, A.A. (2018) Sleep and ThermoregulationA Study of Ambient Temperature on Mouse Sleep Architecture. University of Kentucky, Theses and Dissertations--Biomedical Engineering.54. uknowledge.uky.edu/cbme_etds/54 

癲癇研究
4.Acker, D.W.M., Wong, I., Kang, M., & Paradis, S. (2018). Semaphorin 4D promotes inhibitory synapse formation and suppresses seizures in vivo. Epilepsia. doi10.1111/epi.14429
5.Akman, O., Raol, Y.H., Auvin, S., Cortez, M.A., Kubova, H., de Curtis, M., Ikeda, A., Dudek, F.E., Galanopoulou, A.S. (2018). Methodological recommendations and possible interpretations of video‐EEG recordings in immature rodents used as experimental controls. Epilepsia. doi10.1002/epi4.12262
6.Alam, M.M, Zhao, X-F., Liao, Y., Mathur, R., McCallum, S.E., Mazurkiewicz, J.E., Adamo, M.A., Feustel, P., Belin, S., Poitelon, Y., Zhu, X.C., Huang, Y. (2021). Deficiency of Microglial Autophagy Increases the Density of Oligodendrocytes and Susceptibility to Severe Forms of Seizures. eNeuro, 20 January 2021, 8 (1) ENEURO.0183-20.2021. doi10.1523/ENEURO.0183-20.2021

睡眠研究+生物傳感器
7.Naylor, E. & Petillo, P. (2015). Using sensors to probe fundamental questions of sleep. Compendium of In Vivo Monitoring in Real-Time Molecular Neuroscience, 1, 1-26. doi10.1142/9789814619776_0001 
8.Rempe, M.J. & Wisor, J.P. (2015). Cerebral lactate dynamics across sleep/wake cycles. Frontiers in Computational Neuroscience, 8, Article 174. doi10.3389/fncom.2014.00174 
9.Wallace, N.K., Pollard, F., Savenkova, M., Karatsoreos, I.N. (2019). Daily rhythms in lactate metabolism in the medial prefrontal cortex of mouseEffects of light and aging. Rxiv 632521. doi.org/10.1101/632521 
FSCV
10.Cabrera, J.M.R., Price, J.B., Rusheen, A.E., Goyal, A., Jondal, D., Barath, A.S., Shin, H., Chang, S-Y., Bennet, K.E., Blaha, C.D., Lee, K.H., Oh, Y. (2020) Advances in neurochemical measurementsA review of markers and devices for the development of closed-loop deep brain stimulation systems. Reviews in Analytical Chemistry, vol. 39, no. 1, 2020, pp. 188-199. doi10.1515/revac-2020-0117
11.Chen, D., Qi, Y., Zhang, J., Yang, Y. (2022) Deconstruction of a hypothalamic astrocytewhite adipocyte sympathetic axis that regulates lipolysis in mice.Nature Communications, (2022) 13:7536. doi10.1038/s41467-022-35258-6
12.Feng, J., Zhang, C., Lischinsky, J.E., Jing, M., Zhou, J., Wang, H., Zhang, Y., Dong, A., Wu, Z., Wu, H., Chen, W., Zhang, P., Zou, J., Hires, S.A., Zhu, J.J., Cui, G., Lin, D., Du, J., Li, Y. (2019) A Genetically Encoded Fluorescent Sensor for Rapid and Specific In Vivo Detection of Norepinephrine. Neuron, Volume 102, Issue 4, 22 May. doi10.1016/j.neuron.2019.02.037