大鼠遥控导航及其行为训练系统的研究

本研究开发了一套大鼠遥控导航及行为训练系统,通过无线微刺激器刺激大鼠特定脑区,实现对动物运动行为的控制。系统的主要部分有:集成的PC机控制程序(包括通讯、参数设置和数据文件管理等功能)、采用蓝牙模块制作的发射器和接收器、基于C8051微处理器控制的刺激器、无线摄像系统,用于压杆实验的操作箱和用于行为训练的八臂迷宫。刺激器有恒压或恒流两种工作模式,具有幅值可调的特性,可以方便地设置刺激参数以适应不同的训练目的。系统经过了多种行为学实验的测试:监视和记录大鼠在操作箱的压杆过程、控制大鼠走八臂迷宫、以及遥控引导大鼠按三维障碍路线行走。测试结果表明该系统工作稳定,产生的刺激信号可以有效地控制大鼠不同的转向行为。此外,对大鼠的训练结果表明作用于大鼠体感皮层桶状区(Barrel Field,BF)的刺激可给予大鼠"虚拟的"提示,该提示刺激与内侧前脑束的奖赏刺激联合作用可以训练并引导大鼠完成不同的转向动作。     

基于FPGA和真实数据集的128通道神经信号模拟器设计与实现

在神经工程研究领域,神经信号模拟器用于验证神经解码算法和脑机接口系统的性能,设计实现一种基于FPGA和上位机的128通道神经信号模拟器。上位机负责生成神经信号和常用典型信号(如正弦波、三角波、方波)数据集,通过USB接口发送给下位机转换成模拟信号输出。其中,USB实际通信速率需大于7.68MB/s,使用USB控制器芯片CY7C68013A结合FPGA实现这一功能。下位机最终实现的基本参数如下:128通道、30kSPS采样率、±10mV幅值输出范围、12位DAC分辨率。使用业内应用最广泛的神经信号采集系统,对模拟器产生的信号进行分析,得到采集设备与模拟器的整体信噪比为75dB。该模拟器具有可编辑性强、通道数易拓展、噪声小等优点,可应用于神经信号采集系统的性能测试、神经科学研究、脑机接口等领域。