一种全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113712575A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202110808031.XA61N1/36(2006.01)(22)申请日2021.07.16(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人戴琼海吴嘉敏肖桂花谢浩张元龙蔡烨怡(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人张梦瑶(51)Int.Cl.A61B5/377(2021.01)A61B5/00(2006.01)A61B5/395(2021.01)A61N1/04(2006.01)A61N1/05(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统(57)摘要本申请公开的一种全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，涉及多模态神经活动光电脑机接口技术领域，该系统包括宽场光成像系统、电生理记录调控系统和动物面部表情拍摄系统，其中，宽场光成像系统、电生理记录调控系统和动物面部表情拍摄系统，能够同步获取神经活动信息、电生理活动信息和面目表情变化信息，上述神经活动信息、电生理活动信息和面目表情变化信息构成了多模态神经活动信息，利用获取的多模态神经活动信息可以帮助本领域技术人员掌握更多大脑全局的信息，可用于研究全脑相关皮层和皮层下核团交互的功能机制，为探索新的生物机制提供思路。CN113712575ACN113712575A权利要求书1/2页1.一种全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，包括：宽场光成像系统，用于记录动物全脑皮层钙成像的神经活动信息；电生理记录调控系统，用于记录动物皮层下核团的电生理活动信息；动物面部表情拍摄系统，用于记录动物的面目表情变化信息；所述宽场光成像系统、所述电生理记录调控系统和所述动物面部表情拍摄系统，同步获取所述神经活动信息、所述电生理活动信息和所述面目表情变化信息。2.如权利要求1所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，所述电生理记录调控系统，包括：多通道电极阵列，所述多通道电极阵列包括：多通道动作电位/场电位记录电极，用于记录所述动物皮层下核团的高时空分辨动作；脑电EEG记录电极，用于记录所述动物皮层下核团的脑颅骨EEG信号；肌电EMG记录电极，用于记录所述动物皮层下核团的肌电EMG信号；电刺激电极，用于向所述动物皮层下核团施加电刺激；将所述多通道动作电位/场电位记录电极、所述脑电EEG记录电极、所述肌电EMG记录电极和所述电刺激电极，集成到同一转接口。3.如权利要求2所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，包括：所述多通道动作电位/场电位记录电极为植入式微电机阵列；其中，所述植入式微电机阵列为微丝电极阵列，或者为柔性微电极阵列，所述微丝电极阵列由钨丝或不锈钢丝焊接而成；所述柔性微电极阵列为在柔性材料聚二甲基硅氧烷PDMS，和/或聚对二甲苯Parylene，和/或聚酰亚胺PI为基底材料上，通过三步光刻法制备而成。4.如权利要求3所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，所述多通道动作电位/场电位记录电极，包括：在所述多通道动作电位/场电位记录电极的外表面进行纳米材料的装饰；其中，所述多通道动作电位/场电位记录电极的通道数为16通道，或者为32通道。5.如权利要求2所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，包括：所述电刺激电极为植入式微电机阵列，所述植入式微电机阵列为微丝电极阵列，或者为柔性微电极阵列；其中，所述微丝电极阵列由铂铱合金或不锈钢丝焊接而成；所述柔性微电极阵列为在柔性材料聚二甲基硅氧烷PDMS，和/或聚对二甲苯Parylene，和/或聚酰亚胺PI为基底材料上，通过三步光刻法制备而成。6.如权利要求2‑5任一所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，包括：所述脑电EEG记录电极和所述肌电EMG记录电极均为银丝或不锈钢丝。7.如权利要求6所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，包括：所述多通道动作电位/场电位记录电极、所述脑电EEG记录电极、所述肌电EMG记录电极和所述电刺激电极的直径均不大于60um；其中，在所述多通道动作电位/场电位记录电极和所述电刺激电极的外表面设置保护防弯层。8.如权利要求7所述的全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统，其特征在于，包括：所述电刺激电极，向所述动物皮层下核团进行皮层下核团电刺激调控的同时，结合所述2CN113712575A权利要求书2/2页宽场光成像系统记录的动物全脑皮层单个神经元钙信号的变化强弱，建立介观全脑皮层和皮层下核团的功能连接图谱。9.如权利要求1‑5任一