Устройство для анализа биоэлектрической активности

 

Союз Советских

Социалистичесмих

Республик

«»707570

Ф б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Ksl.2

A 61 В 5/00 (22) Заявлено 190177 (21) 2443647/28-13 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 050180- Бюллетень Мо 1

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и отк рытий (53) УДК 615 ° 471 (088. 8) Дата опубликования описания 1001.80 (72) Авторы изобретения

К. Н. Дудкин и В, E. Гаузельман

Ордена Трудового Красного Знамени институт физиологии им; И. П. Павлова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА БИОЭЛЕКТРИтйГСКОЙ

АКТИВНОСТИ

Иэобретение относится к медицинсl кой технике, а именно к автоматизации нейрофизиологических исследований, оно предназначено для экспресс:анализа данных электрофизиологичес:кого эксперимента.

Известно устройство для анализа биоэлек грической актив ности, содержащее блок регистрации, соединенный с ôîðìèðîâàòåëåì :ÿìëóëüñíûõ сигналов, 1О, формирователь отметок времени и последовательно соединенные арифметический блок, запоминающий блок и индикатор. Г .

Недостатком устройства является 15 невозможность автоматического получения зависимости величины реакции изучаемого. объекта от переменного параметра стимула, что увеличивает время проведения анализа. 20

Цель изобретения — обеспечение ав- томатического получения зависимости величины реакции изучаемого объехта от переменного параметра стимула, Указанная цель достигается тем, 25 что в устройство введены линейный и нелинейный фильтры, логический блок и блок выделения информативных участ:ков, цифроаналоговый преобразова- тель и блок управленйя программой сти90 ч ГQQ» «еъ

1 """" - < - км"

НИЕ муляции, причем формирователь импульсных сигналов соединен с арифметическим блоком через логический блок и параллельно ---тверез последовательно соединенные линейный и нелинейный фильтры и логический блок, а блок управления программой стимуляции соединен с логичессЖИм"блоком .через циф,роаналоговый, преобразователь и через последовательно соединенные формирователь отметок времейи и блок выделения информативных участков.Кроме того, логический блок имеет три последовательно соединенные. логические схемы — схему "ИЛИ", входы которой подключены к блоку выделения ин- формативных участков, схему "И", входы которой подключены к выходам схемы

"HJIH", нелинейного фильтра и формирователя импульсных сигналов, и вторую схему "И," входы которой подключены к выходу первой схемы "И", и выходу цифроаналогового. преобразователя.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для анализа биоэлектрической активности, на фиг. 2 — блок-схема логического блока, на фиг. 3— осциллограммы, пояснякцие работу устройства.

707570

Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 регистрации, формирователь 2 импульсных сигналов, линейный фильтр 3, нелинейный фильтр

4, логический блок 5, арифметический блок 6, запоминающий блок 7 и индикатор 8. Кроме того, оно включает блок

9 управления программой стимуляции, соединенный с логическим блоком 5 через цифроаналоговый преобразователь|

10 и — параллельно через цепь иэ последовательно соединенных формирова1 телей 11 отметок времени и блока 12 выделения информативных участков.

Устройство работает следующим образом.

Импульсная активность нейрона с выхода блока 1 регистрации поступает на формирователь 2 импульсных сигналов, на выходе которого формируется последовательность прямоугольных коротких импульсов положительной поляр- 20 ности Е(t) (фиг. Зб) . Сформированный импульсный процесс Z(t) пропускается через линейный, инвариантный во времени фильтр 3 с весовой функцйей:

h(t): S(t) =,," Z (t-<Ц ° h (аО dd,, где 25

h (t) = e, г — постоянная времени.

На выходе фильтра имеем процесс (фиг., З,в): S(t) = ф h(t- -), где — момент появления 1-го импульса в реакции нейрона . С выхода линей но- . 39

ro фильтра 3 процесс S (t) пропускается через нелинейный фильтр 4, пред- ставляющий собой пороговое устройство с регулируемым порогом &.

В течение времени, когда S(t) «8, на вход арифметического блока 6 через логический блок 5 поступают импульсы (фиг. Зд), которые суммируются и передаются в запоминающий блок 7 по адресу, задокодированному амплитудой . входных импульсов. Этот адрес опреде.ляется сигналами, вырабатываемыми . блоком 9 управления программой стимуляции (фиг. Ç,а), поступающими в арифметический блок через преобразователь

10 и логический блок 5. В регистрируемой импульсной активности выделяются информативные участки реакции, соответствующие определенным состояниям стимула (фиг. Зг). Это осуществляется,с помощью блока 9 управления программой стимуляции, выходные сигналы которого служат для формирования оигналов отметки времени на выходе формирователя 11 отметок времени. С помощью отметок времени формируются 55 разнополярные импульсы на выходе бло. ка 12 выделения информативных участков, определяющие длительность выделяемых участков реакций. С выхода блока 12 сигналы поступают на вход QQ логического блока 5, выходной сигнал которого формируется при, наличии сигналов на всех его входах. для выделенных участков реакции в запоминающем блоке отводится оди- 65 наковое число ячеек памяти, каждая из которых соответствует определенному значению параметра стимула, например пространственной частоте стимула. На фиг. 3е изображена зависимость величины реакции. нейрона оТ пространственной частоты стимула (переменный параметр стимула может быть любым), . полученная на индикаторе 8 в виде графика. Каждая точка графика частотной характеристики представляет собой суммарное число импульсов N йроцесса Z(t) в течение всего времени стимуляции, когда S(t) > В . Переменные параметры Г и Д при обработке подбираются в зависимости от средней частоты импульсации в реакциях.

Принцип работы логического блока заключается в следующем.

На входы логической схемы 13 ИЛИ поступают сигналы с выходов блока 12 выделения информативных участков. С выхода схемы 13 "ИЛИ сигнал поступает на один из входов логической схемы

14 И. На два других входа этой схемы

"И поступают импульсная активность с выхода формирователя 2 импульсных сигналов и аналоговые сигналы с выхода нелинейного фильтра 4. Сигнал на выходе схемы 14 И появляется только в моменты, когда на всех входах .схемы присутствуют сигналы. Сигнал на выходе этой схемы представляет собой последовательность импульсов одинаковой амйлитуды. Выходной сигнал схемы 14 И поступает на один из входов схемы 15 И", на другой вход которой подается выходной, сигнал цифроана логового преобразователя 10, представляющий собой аналоговые уровни напряжения, амплитуда которых кодирует адрес блока 7 соответственно с опт ределенным параметром стимула. Схема

15 "И используется для получения амплитудно-модулированной последовательности импульсов. Здесь на одном иэ входов аналоговый сигнал е(t), на другом — последовательность импульса сов с амплитудой Е >G„ „ . Согласно известному правилу, по которому потенциал на выходе схемы "И при положительной логике равен наименьшему из входных потенциалов, на выходе схемы получается последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде, Устройство обеспечивает автоматическое построение графиков зависимости величины реакции от переменного параметра стимула при экспресс-обработке данных во время опыта, что позволяет увеличить производительность эксперимента в несколько раэ.

Формула изобретения

- 1 . Устройство для анализа биоэлектрической активности, содержащее блок регистрации, соединенный с формирова707570

Фиг. 2 телем импульсных сигналов, формирователь отметок времени и последова-. тельно соединенные арифметический блок, запоминаюций блок и индикатор, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью автоматического получения зависимости величины реакции изучаемого объекта от переменного параметра" Стимула, в него введены линейный и нелинейный фильтры, логический блок и блок выделения информативных участ Ков, цифроаналоговый преобразователь и блок управления программой стимуляции, причем формирователь импульсных сигналов соединен с арифметическим блоком через логический блок и параллельно — через последовательно соеди- 15 ненные линейный и нелинейный фильтры и логический блок, а блок управления программой стимуляции соединен с логическим блоком через цифроаналого-. вый преобразователь, и через после- 20 довательно соединенные формирователь отметок времени и блок выделения информативных участков.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,,что логический блок имеет три последовательно соединеннйе логические схЕмы -- схему "ИЛИ входй которой подключены к блоку выделения информативных участков, схему "И, входы которой подключены к выходам схемы ИЛИ", нелинейного фильтра и формирователя импульсных сигналов, и вторую схему "И, входы которой подключены к выходу первой схемы И и выходу цифроаналогового, преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при . экспертизе

1. Мещерский Р. "Анализ нейронной активности . М., Наука, 1972, с. 186-191.

707570 о I Составитель Л; Соловьев

Редактор. Л. уыакова Текр д 3, Фанта Корректор я. Задерновскан закан 8362/2 таран б73 подйисиое

ЦЯИИПИ ГОСударобтВЕНйОГО . КОМИтЕтта СССР по делам изобретений и 2откритий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4