PhotoNeuro：神経科学における行動実験中の視覚刺激提示同期のためのコンパクトな光検出器

科学分野:

• 神経科学
• 生物医学工学
• 計測

背景:

• 神経科学において、視覚刺激と電気生理学的または行動記録との正確な時間的整合は非常に重要である。
• 既存の市販の光検出器システムは、高電圧要件、大きなフットプリント、オープンソースプラットフォームとの互換性の低さなどの制限をしばしば持つ。

研究 の 目的:

• 神経科学における正確な視覚刺激タイミングのための、コンパクトで低コストな光検出器システムを提示すること。
• 一般的なマイクロコントローラーやBonsaiのようなオープンソース神経科学ソフトウェアとの互換性のあるシステムを設計すること。
• 神経記録との視覚イベントの同期のための、費用対効果が高く再現可能なソリューションを提供すること。

主な方法:

• フォトダイオード、増幅ステージ、ローパスフィルター、およびオプションのIRフィルターで構成される光検出器回路を開発した。
• 複雑な同期ニーズ（4ビットバイナリ信号）のために4チャンネルバリアントを設計した。
• BonsaiとLCDモニターでのグレースケールガンマ補正分析を使用してシステムを検証し、Neuropixels 2.0記録との同期を伴う固定マウス実験での使用を実証した。

主要な成果:

• 開発された光検出器システムは、市販のデバイスと同等の信号忠実度を示す。
• 大幅に低いコストと実験セットアップに適した最小限のフットプリントを実現した。
• 固定されたマウスモデルにおいて、視覚刺激の開始と神経記録との同期に成功した。

結論:

• 提示された光検出器システムは、神経科学における正確な視覚刺激同期のための費用対効果が高く、再現可能で、汎用性の高いソリューションを提供する。
• オープンソースプラットフォームおよびマイクロコントローラーとの互換性は、研究室でのより広範な採用を容易にする。
• このシステムは、正確な時間制御を必要とする複雑な神経科学実験を実施する能力を向上させる。