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。
不同类型植入式电极示意图
Buzsáki, G., Nat Rev Neurosci (2012)
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。
PLEXON OmniPlex 电生理信号采集系统
24小时陆续在EEG/EMG监测与视频行为记录
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。
基于EEG/EMG的睡眠时相分期(Wake / NREM / REM)
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。
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。