在神经科学研究领域,高精度多模态同步采集已成为探索脑功能机制的关键技术。德国Brain Products事件相关电位仪(EEG/ERP系统)凭借其卓越的性能指标和灵活的同步兼容性,成为全球顶尖实验室的首选设备,为认知神经科学临床诊断及脑机接口研究提供强大支持。
一、核心技术:高精度脑电采集与信号处理
1. 超低噪声与高分辨率
Brain Products的EEG/ERP系统采用24位模数转换技术,灵敏度达微伏级(低至3nV/bit),带宽覆盖DC-3500Hz,可精准捕捉大脑神经元的瞬态电活动 。其共模抑制比(CMRR)高达120dB以上,有效隔离环境电磁干扰,确保原始信号的真实性 。
2. 主动屏蔽与电极技术
系统配备主动屏蔽电极端口(SHD),在电极屏蔽层生成反向电场,阻隔外部电磁干扰,适用于复杂实验环境(如TMS实验室) 。支持干电极湿电极及固体凝胶电极,其中干电极技术可实现5分钟快速佩戴,大幅提升实验效率 。
3. 实时处理与多参数分析
软件支持实时生成振幅整合脑电图(aEEG)频谱熵相对频带能量等趋势图,并可同步计算事件相关电位成分(如P300N400),为认知功能评估提供即时数据 。
二、多模态同步:突破单一技术的局限
1. EEG-fNIRS融合:时空分辨率互补
– 技术优势:EEG的高时间分辨率(毫秒级)与fNIRS的高空间分辨率(厘米级)结合,可同步获取神经元放电与血氧代谢信号,全面解析脑功能活动 。
– 硬件实现:通过定制化脑电帽集成近红外光极,确保电极与光极空间位置精准匹配;采用硬件触发同步技术(如事件标记共享时钟),实现毫秒级时间对齐 。
2. 与TMS的协同:无创脑调控研究
系统耐受强电磁干扰,可在TMS刺激后实时记录皮层响应,研究神经可塑性脑网络连接等机制。其高采样率(5000Hz以上)可捕捉TMS诱发的γ振荡等高频信号 。
3. 扩展兼容性
支持fMRI眼动仪行为按键等多设备同步,通过SDK软件包(提供C++LabVIEWMATLAB接口)实现自定义实验范式与数据传输 。
三、应用场景:从基础科研到临床转化
1. 认知神经机制研究
– 语言与记忆:通过N400成分分析语义整合过程,揭示语言障碍的神经基础 。
– 决策与情绪:结合Oddball范式与情绪图片刺激,量化负性情绪对行为抑制的影响(如冲突监测N2成分) 。
2. 临床诊断与康复
– 精神疾病:检测精神分裂症患者的P50感觉门控缺陷,或ADHD儿童的P300潜伏期延长,辅助临床分型 。
– 脑功能监护:在重症监护室(ICU)中实时监测aEEG趋势,预警脑缺氧或癫痫发作 。
3. 脑机接口与神经反馈
系统提供BCI开发工具包,支持实时脑电特征提取(如SSVEPERD/ERS),推动瘫痪患者通讯与外骨骼控制研究 。
四、技术生态与支持体系
1. 全球科研网络
Brain Products设备已被剑桥大学加州大学圣地亚哥分校华西医院等机构采用,在阿尔茨海默病神经调控****虚拟仿真学习评价等跨学科项目中发挥核心作用 。
2. 中国本土化服务
深圳瀚翔脑科学作为其中国战略合作伙伴,提供设备联调定制打孔帽同步方案设计等技术支持,并承担国家“脑机接口”重点研发计划。
五、未来方向:智能脑科学时代的基石
随着多模态融合技术的深化,Brain Products正推动以下创新:
• 云端脑电分析平台:整合机器学习算法,实现ERP成分自动识别与病理分类(如抑郁症θ振荡特征) 。
• 便携式移动监测:无线EEG与轻量化fNIRS结合,支持自然情境下的超扫描研究(如多人交互决策) 。
结语
德国Brain Products事件相关电位仪以工程精度重构神经信号,以开放架构赋能多模态融合,已成为解密脑认知功能的“黄金标准”。其与fNIRSTMS等技术的无缝协同,不仅拓展了人类对心智机制的探索边界,更为精神疾病诊疗类脑计算等领域锚定了技术坐标。在瀚翔脑科学等机构的生态赋能下,这一平台将持续驱动中国脑科学从“跟跑”向“引领”跃迁 。