Устройство для выделения спайков,принадлежащих одному нейрону

 

„„SU„„250249 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 А 61 В 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3852340/28-14 (22) 30.01.85 (46) 15.08.86. Вюл.9 30 (71) Горьковский государственный медицинский институт им. С.М.Кирова (72) В .Ю.Ковалев и Г.А.Николаев (53) 615.47(088.8) (56) Мещерский P.È. Анализ нейронной активности. М.: Наука, 1972, с.21-22. .(54)(57) УСТРОЙСТВО Д11Я ВЫДЕЛЕНИЯ

СПАЙКОВ, ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ОДНОМУ НЕЙРО

НУ, содержащее два одновибратора с регулируемыми уровнями срабатывания и последовательно включенные микроэлектрод, 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; два амплитудных детектора, блок деления, второй ключ и третий одновибратор с регулируемым порогом срабатывания и входом запрета срабатывания, при этом входы полосовых фильтров подключены к входу линии задержки, входы блока деления соединены с выходами амплитудных детекторов, входы которых подключены к выходам соответствующих полосовых фильтров, вход запуска первого одновибратора соединен с выходом первого детектора, а его выход — с входом управления второго ключа, выход которого подключен к входам запуска второго и третьего одйовибраторов, выход третьего одновнбратора. соединен с входом запрета срабатывания второго одновибратора-, выход которого подключен к входу управления первого ключа.

12

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для исследования нейронной активности при внеклеточном зондированиц мозга микроэлектродом.

Целью изобретения..вляется 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, ll, 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 2 этих напряжений может быть достаточно велико. Чтобы устройство не срабатывало от помехи, на выходе блока деления установлен ключ 9, который управляется одновибратором 13. Одновибратор 13 срабатывает при наличии достаточно большого сигнала на выходе детектора 6. При этом уровень запуска одновибратора 13 выбирается

10 таким образом, чтобы он срабатывал лишь при наличии на входе спайка и не запускался от физиологического шума и иных артефактов.

Таким образом, при открытом ключе

9 сигнал с выхода блока 8 деления поступает 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 и пропуская спайк с выхода линии 3 задержки. Однако если величина сигнала превышает верхний уровень, срабатывает одновибратор ll и запирает одновибратор 10, в результате чего одновибратор IO не запускается, ключ

)2 не открывается и не пропускает спайк с линии задержки. Для стабиль30 ной работы устройства время срабатьгвания одновибратора 13 и ключа 9 выбирается достаточно малым, меньшим, чем время срабатывания одновибратора

10. При этом условии напряжение на входах одновибраторов 10 и 11 устанавливается быстрее, чем успевает сработать одновибратор 10. Если сиг- . нал превышает заданный верхний уровень, то одновибратор 11 успевает заблокировать одновибратор 10. Для этого время срабатывания одновибратора 11 выбирается. меньшим, чем у одновибратора 10. Если же уровень сигнала на выходе ключа 9 лежит в заданных пределах, то одновибратор

10 срабатывает и открывает ключ 12 .

Таким образом, работа одновибратора

10 и 11 определяется уровнем напряжения на выходе блока 8 деления в момент времени, определяемый уровнем срабатывания одновибратора 13.

Обычно центральная частота полосового фильтра 4 выбирается характерной для всех сигналов спайков, по55 ступающих на вход устройства (1,0—

1,6 кГц), а центральная частота фмльтра 5 делается изменяемой в пределах 3 — )2 кГц. Подбирая централь-

Составитель А.Фальцман

Редактор Н.Шаьдкая Рекред Э.Чю мар Корректор. М.Самборская

Заказ 4353/4

Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 з 1250249 4 ную частоту фильтра 5 и устанавливая Таким обр, у P азом ст ойство позволяуровни запуска одновибраторов 10 и 11, ет производить селекцию.спайков по настраивают устройство для выделения отношению ампли уд д ух т в характерных спайков от нужной клетки. спектральных компонентов.