在神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域,高精度多模態(tài)同步采集已成為探索腦功能機(jī)制的關(guān)鍵技術(shù)。德國(guó)Brain Products事件相關(guān)電位儀(EEG/ERP系統(tǒng))憑借其卓越的性能指標(biāo)和靈活的同步兼容性,成為全球頂尖實(shí)驗(yàn)室的首選設(shè)備,為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)臨床診斷及腦機(jī)接口研究提供強(qiáng)大支持。
一、核心技術(shù):高精度腦電采集與信號(hào)處理
1. 超低噪聲與高分辨率
Brain Products的EEG/ERP系統(tǒng)采用24位模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù),靈敏度達(dá)微伏級(jí)(低至3nV/bit),帶寬覆蓋DC-3500Hz,可精準(zhǔn)捕捉大腦神經(jīng)元的瞬態(tài)電活動(dòng) 。其共模抑制比(CMRR)高達(dá)120dB以上,有效隔離環(huán)境電磁干擾,確保原始信號(hào)的真實(shí)性 。
2. 主動(dòng)屏蔽與電極技術(shù)
系統(tǒng)配備主動(dòng)屏蔽電極端口(SHD),在電極屏蔽層生成反向電場(chǎng),阻隔外部電磁干擾,適用于復(fù)雜實(shí)驗(yàn)環(huán)境(如TMS實(shí)驗(yàn)室) 。支持干電極濕電極及固體凝膠電極,其中干電極技術(shù)可實(shí)現(xiàn)5分鐘快速佩戴,大幅提升實(shí)驗(yàn)效率 。
3. 實(shí)時(shí)處理與多參數(shù)分析
軟件支持實(shí)時(shí)生成振幅整合腦電圖(aEEG)頻譜熵相對(duì)頻帶能量等趨勢(shì)圖,并可同步計(jì)算事件相關(guān)電位成分(如P300N400),為認(rèn)知功能評(píng)估提供即時(shí)數(shù)據(jù) 。
二、多模態(tài)同步:突破單一技術(shù)的局限
1. EEG-fNIRS融合:時(shí)空分辨率互補(bǔ)
– 技術(shù)優(yōu)勢(shì):EEG的高時(shí)間分辨率(毫秒級(jí))與fNIRS的高空間分辨率(厘米級(jí))結(jié)合,可同步獲取神經(jīng)元放電與血氧代謝信號(hào),全面解析腦功能活動(dòng) 。
– 硬件實(shí)現(xiàn):通過(guò)定制化腦電帽集成近紅外光極,確保電極與光極空間位置精準(zhǔn)匹配;采用硬件觸發(fā)同步技術(shù)(如事件標(biāo)記共享時(shí)鐘),實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)時(shí)間對(duì)齊 。
2. 與TMS的協(xié)同:無(wú)創(chuàng)腦調(diào)控研究
系統(tǒng)耐受強(qiáng)電磁干擾,可在TMS刺激后實(shí)時(shí)記錄皮層響應(yīng),研究神經(jīng)可塑性腦網(wǎng)絡(luò)連接等機(jī)制。其高采樣率(5000Hz以上)可捕捉TMS誘發(fā)的γ振蕩等高頻信號(hào) 。
3. 擴(kuò)展兼容性
支持fMRI眼動(dòng)儀行為按鍵等多設(shè)備同步,通過(guò)SDK軟件包(提供C++LabVIEWMATLAB接口)實(shí)現(xiàn)自定義實(shí)驗(yàn)范式與數(shù)據(jù)傳輸 。
三、應(yīng)用場(chǎng)景:從基礎(chǔ)科研到臨床轉(zhuǎn)化
1. 認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制研究
– 語(yǔ)言與記憶:通過(guò)N400成分分析語(yǔ)義整合過(guò)程,揭示語(yǔ)言障礙的神經(jīng)基礎(chǔ) 。
– 決策與情緒:結(jié)合Oddball范式與情緒圖片刺激,量化負(fù)性情緒對(duì)行為抑制的影響(如沖突監(jiān)測(cè)N2成分) 。
2. 臨床診斷與康復(fù)
– 精神疾?。簷z測(cè)精神分裂癥患者的P50感覺(jué)門(mén)控缺陷,或ADHD兒童的P300潛伏期延長(zhǎng),輔助臨床分型 。
– 腦功能監(jiān)護(hù):在重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)aEEG趨勢(shì),預(yù)警腦缺氧或癲癇發(fā)作 。
3. 腦機(jī)接口與神經(jīng)反饋
系統(tǒng)提供BCI開(kāi)發(fā)工具包,支持實(shí)時(shí)腦電特征提?。ㄈ鏢SVEPERD/ERS),推動(dòng)癱瘓患者通訊與外骨骼控制研究 。
四、技術(shù)生態(tài)與支持體系
1. 全球科研網(wǎng)絡(luò)
Brain Products設(shè)備已被劍橋大學(xué)加州大學(xué)圣地亞哥分校華西醫(yī)院等機(jī)構(gòu)采用,在阿爾茨海默病神經(jīng)調(diào)控****虛擬仿真學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等跨學(xué)科項(xiàng)目中發(fā)揮核心作用 。
2. 中國(guó)本土化服務(wù)
深圳瀚翔腦科學(xué)作為其中國(guó)戰(zhàn)略合作伙伴,提供設(shè)備聯(lián)調(diào)定制打孔帽同步方案設(shè)計(jì)等技術(shù)支持,并承擔(dān)國(guó)家“腦機(jī)接口”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。
五、未來(lái)方向:智能腦科學(xué)時(shí)代的基石
隨著多模態(tài)融合技術(shù)的深化,Brain Products正推動(dòng)以下創(chuàng)新:
? 云端腦電分析平臺(tái):整合機(jī)器學(xué)習(xí)算法,實(shí)現(xiàn)ERP成分自動(dòng)識(shí)別與病理分類(lèi)(如抑郁癥θ振蕩特征) 。
? 便攜式移動(dòng)監(jiān)測(cè):無(wú)線EEG與輕量化fNIRS結(jié)合,支持自然情境下的超掃描研究(如多人交互決策) 。
結(jié)語(yǔ)
德國(guó)Brain Products事件相關(guān)電位儀以工程精度重構(gòu)神經(jīng)信號(hào),以開(kāi)放架構(gòu)賦能多模態(tài)融合,已成為解密腦認(rèn)知功能的“黃金標(biāo)準(zhǔn)”。其與fNIRSTMS等技術(shù)的無(wú)縫協(xié)同,不僅拓展了人類(lèi)對(duì)心智機(jī)制的探索邊界,更為精神疾病診療類(lèi)腦計(jì)算等領(lǐng)域錨定了技術(shù)坐標(biāo)。在瀚翔腦科學(xué)等機(jī)構(gòu)的生態(tài)賦能下,這一平臺(tái)將持續(xù)驅(qū)動(dòng)中國(guó)腦科學(xué)從“跟跑”向“引領(lǐng)”躍遷 。