[發明專利]雙色熒光激發神經信號光纖記錄系統及記錄方法

有效

• 申請號: 201810090124.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108324248B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 羅敏敏;郭青春;董才俊;田真真
• 申請（專利權）人: 千奧星科南京生物科技有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京中企鴻陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11487
• 代理人: 郭鴻雁

本發明提出了一種雙色熒光激發神經信號光纖記錄系統及記錄方法，其記錄系統包括激發光源、熒光探測器、光路篩選裝置、光纖耦合回路和采集卡；其方法為利用激發光源提供兩種顏色的激發光，將兩種激發光被耦合在同一根光纖中，激發產生的兩種熒光信號同樣通過這根光纖被傳輸和分別收集。熒光探測器中利用熒光探針對熒光蛋白進行標記，由于其中一路熒光信號源自不受鈣離子濃度調控的普通熒光探針，其熒光亮度不會受到該腦區神經元活動強弱的影響，因此可以作為對照組來排除光纖纏繞和實驗動物劇烈運動引起的信號偽跡，從而實現實驗動物的自身對照。通過增大多模光纖的數值孔徑，提高熒光信號的收集效率。

技術領域

本發明涉及神經信號記錄技術領域，特別涉及一種雙色熒光激發神經信號光纖記錄系統及記錄方法。

背景技術

哺乳動物的大腦具有極其復雜的結構和功能，對大腦各個核團功能的理解和解析需要基于一定的觀察和記錄手段。通過對特定行為范式下的實驗動物相關腦區的神經元活動進行實時的觀測和記錄，能夠為我們理解該核團的功能機制以及進一步理解和治療相關神經性疾病提供重要的數據參考和理論支持。

電生理記錄通過將金屬或者玻璃電極植入到相關核團來記錄神經元的電活動，是一種最直接和精確的記錄方法。但是這種電極與神經細胞接觸試的記錄方法容易受到電磁和運動干擾、不能維持較長的時間，并且神經元之間的類型差異也很難通過放電活動進行準確的區分。神經元的電活動是細胞膜上離子通道的開啟引起胞內外的離子濃度變化所導致的，其中鈣離子濃度的增加是神經元興奮性增加的一種很好的間接度量指標。鈣敏感的熒光探針特別是鈣敏感熒光蛋白是通過檢測細胞內鈣離子濃度變化來間接反映神經元活動的一種指示劑，能夠將細胞內鈣離子濃度的變化轉化為熒光探針亮度的變化，具有神經元特異性和持久穩定的特點。光纖記錄系統利用一根柔性多模光纖將激發光傳輸的相應腦區，并將激發熒光蛋白產生的熒光信號傳輸回探測光路進行檢測和采集，能夠長時間穩定的記錄相關腦區的神經元在特定行為范式下的活動情況，是對傳統電生理記錄方法的一種補充。光纖記錄系統利用光纖介導傳輸信號，具有良好的電磁屏蔽特點，但是實驗動物運動導致的光纖纏繞會引起記錄信號的波動進而導致信噪比的下降甚至產生假的信號。這就需要在實驗上設置相應的對照試驗來排除實驗動物劇烈運動引起的假信號，對于記錄時間較長或者行為范式比較復雜的情況下，往往造成實驗動物和實驗時間的浪費。并且已有的光纖記錄系統在特定行為范式中記錄實驗動物相關腦區神經活動時無法完全排除由于光纖纏繞和實驗動物自身劇烈運動產生的信號偽跡，需要額外的實驗動物來進行對照實驗以驗證實驗組的數據有效性。

因此，有必要在此基礎上做必要的改進，實現實驗動物的自身對照以提高實驗效率和實驗數據的準確性。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決所述的技術缺陷之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種雙色熒光激發神經信號光纖記錄系統及記錄方法，已解決傳統光纖記錄系統無法進行自身對照排除運動噪音導致實驗資源浪費和實驗數據精度下降的問題。

為了實現上述目的，本發明一方面的實施例提供一種雙色熒光激發神經信號光纖記錄系統，包括激發光源、熒光探測器、光路篩選裝置、光纖耦合回路和采集卡；

所述激發光源，用于提供兩種不同光譜范圍的激發單色光；每種所述激發單色光分別對應熒光探測器標記熒光蛋白時，所使用的熒光探針的最優激發峰；

所述光路篩選裝置，用于提高每種所述激發單色光的非相干性，并將激發單色光進行光路偏轉后發送至所述光纖耦合回路；

所述光纖耦合回路，用于將每種激發單色光進行耦合；并將耦合的光信號傳輸到相應的被測神經元；