无绳微型点探测器装置用于监测小鼠皮质表面血液动力学
Anupam Bisht1,2, Govind Peringod2,3, Linhui Yu4
1University of Calgary, Department of Biomedical Engineering, Calgary, Alberta, Canada.
Journal of biomedical optics
|March 20, 2025
概括
我们开发了TinyIOMS,这是一款用于长期光学神经成像的紧设备,用于自由移动的小鼠. 这个系统成功地长时间监测了大脑活动,使得大脑状态的准确聚类成为可能.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 在光学成像系统中,光学成像
背景情况:
- 微型光学神经成像设备通常面临尺寸,复杂性和功耗方面的限制,这阻碍了对自由移动动物的长期研究.
- 对分析长期神经成像信号的算法进行的研究有限.
研究的目的:
- 开发一个具有成本效益,用户友好的小型化内在光学监测系统 (TinyIOMS),可靠地记录血液动力学变化.
- 使用机器学习,根据血液动力学特征对大脑状态进行集群.
主要方法:
- 设计和制造了TinyIOMS (1.2g带电池).
- 经过验证的TinyIOMS信号与标准的广场成像系统 (WFIOS) 相比.
- 在长期植入老鼠中进行长期记录 (7小时连续,2天间歇) 并使用无监督机器学习 (k-means集群) 分析数据.
主要成果:
- TinyIOMS数据显示与WFIOS数据的可比性.
- 根据刺激的大小,可以区分刺激唤起的活动.
- 在受控实验室环境之外,成功记录大脑活动长达2天.
- k-means集群精确地区分了睡眠和清醒状态 (准确率为93.5%).
结论:
- TinyIOMS适用于小鼠的长期血液动力学监测.
- 该设备在行为研究期间,可以在自由移动的动物中进行测量.
- 能够实现同步的行为监测和外部刺激的呈现.
