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脑肌电实验全揭秘 ——从“植入电极”到“读懂数据”

发布时间:2026-09-04
前两篇我们聊了脑肌电是什么、能做什么。今天,我们深入实验室,带你看看一场脑肌电实验到底是怎么做的——手术、记录、分析,步步揭秘。
01
电极植入——把“传感器”装进大脑

脑肌电实验的第一步,是把电极植入动物体内。根据研究目的不同,我们会选择不同的电极类型:

ECoG电极(皮层脑电)——尺寸毫米级,顺利获得颅骨钻孔将电极放置在硬脑膜下或皮层表面。常用于记录大脑皮层的群体电活动。组成通常是颅骨钉+绝缘电极丝。

微丝电极阵列——尺寸微米级,由多根绝缘电极丝组成,可以插入脑实质内,记录局部场电位(LFP)或单个神经元的峰电位(Spike)。

硅基电极——高密度、多通道,适合记录多个脑区的神经活动。

肌电电极——通常植入颈部肌肉,用于同步记录肌肉活动。

手术需要在立体定位仪辅助下精准完成,确保电极放在目标脑区。


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不同类型植入式电极示意图

Buzsáki, G., Nat Rev Neurosci (2012)

STEP 01 · 电极植入
02
信号采集——24小时不间断“监听”

电极植入并恢复后,就进入了信号采集阶段。

设备规格

我们使用 PLEXON OmniPlex 等专业电生理采集设备,采样率高达 40KHz,支持多达 512通道 同步记录。

动物在自由活动状态下,脑电和肌电信号被陆续在采集,同时同步联动高清视频记录,记录动物的行为状态。

关键点:陆续在24小时甚至更长时间——这样才能完整捕捉睡眠-觉醒的昼夜节律。

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PLEXON OmniPlex 电生理信号采集系统

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24小时陆续在EEG/EMG监测与视频行为记录

STEP 02 · 信号采集
03
数据分析——从“波形”到“结论”

采集到的原始信号只是“一堆波浪线”,真正的功夫在于读懂它。

睡眠时相分期:顺利获得分析脑电的频谱特征和肌电的幅度,将每一段信号分为清醒(Wake)、非快速眼动睡眠(NREM)、快速眼动睡眠(REM)三个阶段。

2025年的一项研究显示,结合多尺度熵等复杂性分析特征和深度学习,自动睡眠分期的准确率可达 97.4%-98.1%,已经赶上了人工专家的水平。

频谱分析:分析δ波、θ波、α波、β波、γ波等不同频段的能量分布。比如,δ波活动是评价NREM睡眠质量或强度的核心指标。

异常事件统计:自动检测癫痫样放电、异常觉醒等事件。

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基于EEG/EMG的睡眠时相分期(Wake / NREM / REM)

STEP 03 · 数据分析
04
组织病理——电极“住”得舒服吗?

对于新型植入材料的评估,信号采集只是前半场。实验结束后,我们还会进行组织病理切片分析,评估:

胶质增生水平——电极周围有没有形成疤痕组织

组织相容性评分——大脑有没有排斥这个“外来客”

只有信号好+组织友好,一款新型电极才算真正合格。

STEP 04 · 组织病理
我们的服务覆盖全流程

我们给予一站式解决方案,你只需要告诉我们研究目标,剩下的交给我们。

实验设计
电极植入手术
信号采集
数据分析
病理评估
报告撰写