淺淡電生理的了解----睡眠篇----電極
大家好,這邊是一個(gè)剛剛創(chuàng)立的起步學(xué)習(xí)電生理的小白,我這邊會(huì)同步分享一些自己關(guān)于電生理學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些理解(可能會(huì)更偏向于比較直白地解釋?zhuān)赡軟](méi)那么嚴(yán)謹(jǐn)),可能和各位大佬的正確認(rèn)知有些偏差,如果有問(wèn)題可以私信我互相學(xué)習(xí)。
首先我想說(shuō)說(shuō)關(guān)于現(xiàn)在中國(guó)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室做的比較多的(自認(rèn)為奧),進(jìn)行小鼠的睡眠信號(hào)的記錄等,一般這種情況的記錄不會(huì)很在意是否是單一腦區(qū),也不會(huì)在意是否是單細(xì)胞放電,更加需要的整體的腦電的一個(gè)發(fā)放狀態(tài)去判斷小鼠的睡眠周期。
這種情況其實(shí)大家對(duì)電生理的設(shè)備要求并不是那么高,其實(shí)睡眠周期比較在乎的信號(hào)只要能到20Hz就夠了,根據(jù)奈奎斯特采樣定理(Nyquist-Shannon sampling theorem),要完整地重建一個(gè)連續(xù)信號(hào),采樣頻率至少需要達(dá)到信號(hào)最高頻率的兩倍。因此,對(duì)于20Hz的電生理信號(hào),至少需要使用40Hz的采樣頻率(采樣率)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行采樣就足夠了。本身對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)需求對(duì)于設(shè)備的要求是不高的。
然后對(duì)于電極來(lái)說(shuō),無(wú)論大家用的設(shè)備是啥樣的,大家一般都會(huì)用一種銀絲和陣腳焊接的電極,然后通過(guò)銀絲纏繞螺釘(或者焊接上螺釘?shù)男问剑┤ス潭ㄔ谛∈竽X袋上,當(dāng)然那個(gè)陣腳是和放大器連接的,目的就是把采集到的電信號(hào)給送上去而已。
那么說(shuō)回這個(gè)電極,一般這種電極都會(huì)有至少一個(gè)通道去記錄腦電(EEG),兩個(gè)通道去差分的去記錄肌電(EMG),還有一個(gè)參考/接地(R/G):

正常做這個(gè)電極手術(shù),應(yīng)該可以簡(jiǎn)稱(chēng)為手術(shù)吧,其實(shí)就是將小鼠的頭皮給剪開(kāi)然后通過(guò)打螺絲的方式將電極固定上去(沒(méi)有什么很高的難度)。做到現(xiàn)在幾個(gè)比較疑問(wèn)但是找到回答的點(diǎn)給大家著重介紹一下:
一:為什么這個(gè)線(xiàn)用銀絲?
其實(shí)也不是這個(gè)非要用銀絲,但是銀絲好處太多了(但是我覺(jué)得金絲更好,不過(guò)可能更貴),首先它導(dǎo)電好呀,這個(gè)又不是只傳電流,需要傳輸信號(hào)的。然后呢,銀子是比較穩(wěn)定的,倒不是怕它不穩(wěn)定爆炸了,主要是畢竟會(huì)和小鼠的體液,肌膚等進(jìn)行接觸,擔(dān)心產(chǎn)生什么產(chǎn)物造成不好的影響,畢竟小鼠的生命還是挺珍貴的。還有就是銀子不容易造成小鼠的身體不適,可以說(shuō)是生物相容性比較高。最后就是銀子的接觸阻抗是比較低的,什么是接觸阻抗呢?就是本來(lái)首尾大家傳輸?shù)暮煤玫?,中間你突然插進(jìn)來(lái)一個(gè)信號(hào),就會(huì)打亂了信號(hào)或者疊加起來(lái),但是銀子的外面相當(dāng)于保護(hù)層(一般會(huì)在外圍用氯化銀,更穩(wěn)定)去保護(hù)內(nèi)部的純銀更好的搬運(yùn)信號(hào)內(nèi)容。
二:為什么看起來(lái)很高級(jí)的東西用螺釘固定?
關(guān)于這個(gè)螺釘,首先他穩(wěn)定,其次它生物相容性也高,而且它很簡(jiǎn)便,直接擰進(jìn)去就行了,既起到了采集信號(hào)的作用又起到了固定的作用,而且一般材質(zhì)的螺釘生物相容性也很高,都是合金材質(zhì),可能要問(wèn)那為啥不用合金絲,那肯定因?yàn)閭鬏斪杩孤?,越?xì)阻抗越高,當(dāng)然螺釘最最最最最重要的一點(diǎn),便宜,是真的便宜,你幾塊錢(qián)可以買(mǎi)好幾百個(gè)螺釘,還包郵哦。
三:為什么一般會(huì)有兩個(gè)肌電去做差分而不是記錄一個(gè)肌電就可以?
消除共模噪聲:共模噪聲是指在兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)通道中同時(shí)出現(xiàn)的噪聲成分。這種噪聲通常來(lái)源于環(huán)境電磁干擾、設(shè)備噪聲等。通過(guò)采集兩道相鄰的肌電信號(hào)并進(jìn)行差分處理,可以有效消除共模噪聲,因?yàn)樗鼈冊(cè)趦蓚€(gè)信號(hào)通道中是相同的。差分處理后得到的結(jié)果只包含兩個(gè)信號(hào)通道間的差異,從而提高了信號(hào)質(zhì)量。
增強(qiáng)特定肌肉信號(hào):在某些情況下,采集兩道相鄰肌電信號(hào)并進(jìn)行差分處理可以幫助增強(qiáng)特定肌肉的信號(hào),同時(shí)抑制其他肌肉的信號(hào)干擾。這是因?yàn)椴罘痔幚砗蟮男盘?hào)主要反映了兩個(gè)電極之間的肌肉活動(dòng),而對(duì)其他部位的肌肉活動(dòng)具有抑制作用。
降低運(yùn)動(dòng)偽跡:運(yùn)動(dòng)偽跡(motion artifacts)是指由于肌肉運(yùn)動(dòng)、皮膚拉伸等原因產(chǎn)生的信號(hào)干擾。采集兩道相鄰肌電信號(hào)并進(jìn)行差分處理,可以降低運(yùn)動(dòng)偽跡對(duì)信號(hào)的影響。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)偽跡在兩個(gè)信號(hào)通道中通常是相似的,差分處理后它們可以互相抵消。
不過(guò)差分確實(shí)有差分的好處,你可以很明顯看到老鼠動(dòng)沒(méi)動(dòng),不過(guò)相對(duì)而言對(duì)于肌電本身信號(hào)的含義就沒(méi)那么高了,不過(guò)睡眠監(jiān)測(cè)本身更關(guān)心的就是動(dòng)沒(méi)動(dòng)嘛,沒(méi)人關(guān)心鼠鼠的肌肉到底怎么放電。
四:螺釘擰進(jìn)小鼠的顱骨多深?
這個(gè)問(wèn)題其實(shí)是挺尷尬的,因?yàn)樾∈蟮哪X袋嘛很薄,又不是一個(gè)木板,你說(shuō)打個(gè)螺絲就穩(wěn)穩(wěn)打住,你就算擰的再吃上力可以卡在顱骨上也會(huì)慢慢往下滑下去,反正肯定會(huì)壓迫到小鼠的腦袋的,有影響嗎?理論上肯定或多或少有點(diǎn)影響,但是你想你頭上都頂了一個(gè)那么大的東西了都不在乎了,還在乎自己腦袋里面一點(diǎn)奇怪的感覺(jué)(啊~~,我腦子里面好癢,要長(zhǎng)腦子了)。所以對(duì)于這個(gè)螺釘打多深,按我說(shuō)放心擰,別使勁往里面壓,只要你擰緊了然后不出很多血就OK啦,有信號(hào)就可以。
就先說(shuō)到這吧,蜀黍我累了下次有機(jī)會(huì)接著說(shuō)下別的后續(xù)的東西吧。