Устройство для выделения спайков, принадлежащих одному нейрону

19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 В УО 4 13ПИС ЕИ ОБ АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Горьковский государственный медицинский институт им. С.М.Кирова (72) В,Ю.Ковалев и Г.А.Николаев (53) 615.47(088,8)(56) Мещерский Р.М, Анализ нейроннои активности. М,: Наука, 1972, с.21-2 .(54)(57) УСТРОЙСТВО Д 1 И ВЫДЕЛЕНИЯ СПАЙКОВ, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ОДНОМУ НЕЙРО НУ, содержащее два одновибратора с регулируемыми уровнями срабатывания и последовательно включенные микро- электрод, усилитель биопотенциалов, линию задержки и первый ключ, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности выделения спайков при перемещении мнкроэлектрода относительно нервных клеток, устройство дополнительно содержит два полосовых фильтра; дваамплитудных детектора, блок деления,второй ключ и третий одновибратор срегулируемым порогом срабатыванияи входом запрета срабатывания, приэтом входы полосовыхффильтров подключены к входу линии задержки,входы блока деления соединены с выходами амплитудных детекторов, входы которых подключены к выходам соответствующих полосовых фильтров,вход запуска первого одновибраторасоединен с выходом первого детектора, а его выход - с входом управления второго ключа, выход которогоподключен к входам запуска второгои третьего одйовибраторов, выходтретьего одновнбратора. соединенс входом запрета срабатывания второго одновибратора, выход которогоподключен к входу управления первого ключа.12Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования нейронной активности при внеклеточном зондированиц мозга микроэлектродом.Целью изобретения.,является повышение точности выделения спайков при перемещении микроэлектрода относительно нервных клеток.На чертеже изображена функциональная схема устройства.Устройство содержит последовательно соединенные микроэлектрод 1, усилитель 2 биопотенциалов и линию 3 задержки, полосовые фильтры 4 и 5, амплитудные детекторы 6 и 7, блок 8 деления, ключ 9, одновибраторы 10, 11, ключ 12 и одновибратор 13 с регулируемым уровнем запуска.Устройство работает следующим образом. Снимаемый микроэлектродом 1 сигнал биоэлектрической активности усиливается усилителем 2 биопотенциалов.При этом на линию 3 задержки и полосовые Фильтры 4 и 5 поступает сигнал, содержащий спайки нескольких нейронов. Импульсные сигналы спайков имеют широкий амплитудный спектр, при этом спектры спайков от разных нейронов существенно различны. Полосовые фильтры 4 и 5 выделяют из широкополосного сигнала спайка спектральные компоненты в соответствии со своими амплитудно-частотными характеристиками. На выходе фильтров появляются сигналы в виде синусоид соответствующих частот с изменяющейся во времени амплитудой, Детекторы 6 и 7 детектируют эти сигналы, и на их выходах появляются сигналы, про. порциональные амплитудам соответствующих частот, выделяемых из спектра спайка полосовыми фильтрами 4 и 5. Сигналы с детекторов 6 и 7 поступают на входы блока 8 деления, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный отношению амплитуд соответствующих спектральных компонентов, т.е. сигнал, пропорциональный отношению уровней сигналов на выходах детекторов б и 7, В отсутствие спайка на входе устройства всегда присутствует определенный уровень так называемого физиологического шума. Поэтому на выходах детекторов 6 и 7 всегда имеется определенное переменное напряжение. Отношение 50249 2этих напряжений может быть достаточно велико, Чтобы устройство не срабатывало от помехи, на выходе блокаделения установлен ключ 9, которыйуправляется одновибратором 13. Одновибратор 13 срабатывает при наличиидостаточно большого сигнала на выходе детектора 6. При этом уровеньзапуска одновибратора 13 выбирается 10 таким образом, чтобы он срабатываллишь при наличии на входе спайка ине запускался от физиологическогошума и иных артефактов. Таким образом, при открытом ключе 159 сигнал с выхода блока 8 деленияпоступает на одновибраторы 10 и 11.Если величина сигнала на выходе блока 8 деления лежит выше порога запуска одновибратора 10, он вырабатывает импульс, открывая ключ 12 ипропуская спайк с выхода линии 3задержки. Однако если величина сигналапревышает верхний уровень, срабатывает одновибратор 11 и запирает одновибратор 10, в результате чего одновибратор 1 О не запускается, ключ12 не открывается и не пропускаетспайк с линии задержки. Для стабильной работы устройства время срабатьгвания одновибратора 13 и ключа 9 выбирается достаточно малым, меньшим,чем время срабатывания одновибратора10. При этом условии напряжение навходах одновибраторов 10 и 11 устанавливается быстрее, чем успеваетсработать одновибратор 10. Если сиг-нал превышает заданный верхний уровень, то одновибратор 11 успеваетзаблокировать одновибратор 10, Дляэтого время срабатывания одновибратора 11 выбирается. меньшим, чем у одновибратора 1 О. Если же уровеньсигнала на выходе ключа 9 лежит взаданных пределах, то одновибратор10 срабатывает и открывает ключ 12.Таким образом, работа одновибратора10 и 11 определяется уровнем напряжения на выходе блока 8 деления вмомент времени, определяемый уровнемсрабатывания одновибратора 13.Обычно центральная частота полосового фильтра 4 выбирается характерной для всех сигналов спайков, по ступающих на вход устройства (1,0 -1,6 кГц), а центральная частота Фмльтра 5 делается изменяемой в пределах 3 - 12 кГц. Подбирая центральЗаказ 4353/4 Тираж 660 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР 5 о делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, геУжгород, ул.Проектная,4 з 1250249 4ную частоту фильтра 5 и устанавливая Таким обр , у Разом ст ойство позволяуровни запуска одновибраторов 10 и 11, ет производить селекцию.спайков понастраивают устройство для выделения отношению ампли уд д ухт в характерныхспайков от нужной клетки. спектральных компонентов.