利用OpenBCI进行动物研究

有客户询问是否可以在他们的小鼠研究中使用OpenBCI Cyton传感板。当然可以！以下是我们整理的一些使用我们产品进行的动物研究，当然您也可以在Google中寻找更多的相关研究成果。

图片来自 https://doi.org/10.1016/j.mex.2023.102187

尽管我们的传感板最初并非为动物研究设计，但越来越多的研究人员已成功将其应用于该领域。例如：

1. 麻醉小鼠的遥测脑电图记录——一种采用无线OpenBCI Cyton生物传感板与微创针电极的新型系统

摘要

遥测脑电图（EEG）记录使用皮下针电极是一种微创方法，用于研究麻醉期间哺乳动物的神经生理学。这种低成本系统可以简化在手术麻醉或疾病期间检查全脑现象的实验。我们利用OpenBCI Cyton板卡和皮下针电极提取六只C57BL/6J小鼠在异氟烷麻醉下的EEG特征。比较了爆发抑制比（BSR）和频谱特征以验证我们的方法。当异氟烷浓度从1.5%增加到2.0%时，BSR增加（Wilcoxon符号秩检验统计量；p = 0.0313）。此外，尽管绝对EEG频谱功率下降，但相对频谱功率保持可比（Wilcoxon-Mann-Whitney U统计量；95%置信区间排除AUC=0.5；p < 0.05）。与有线系统相比，该方法为麻醉特定方案带来了若干改进：1. 避免电极植入手术；2. 针电极放置无需特定解剖位置即可监测代表麻醉状态的全局皮层活动；3. 便于在同一动物中重复记录；4. 对非专家用户友好；5. 设置时间短；6. 成本更低。微创遥测EEG记录系统从人机工程学上改进了有线系统用于麻醉方案。使用此方法，我们验证了较高异氟烷浓度导致EEG爆发抑制比增加和EEG绝对频谱功率降低，且频率分布无变化。

文献来源：Mansouri, M. T., Ahmed, M. T., Cassim, T. Z., Kreuzer, M., Graves, M. C., Fenzl, T., & García, P. S. (2023). Telemetric electroencephalography recording in anesthetized mice—A novel system using minimally-invasive needle electrodes with a wireless OpenBCI™ Cyton Biosensing Board. MethodsX, 10, 102187. https://doi.org/10.1016/j.mex.2023.102187

2. 癫痫放电脑电图检测的改进方法

摘要

目的 探讨OpenBCI模块在癫痫放电脑电图（EEG）检测中的作用。方法 将8-12周龄C57BL/6J小鼠分为假手术组和海人酸诱导癫痫组。通过EEG或OpenBCI连续监测自发性癫痫发作3周。结果 OpenBCI可同时监测多达8只小鼠。同时，该模块准确记录了静息放电、EEG尖波和癫痫发作。结论 与传统的脑功能监测系统相比，OpenBCI模块具有更低的成本和数据占用，因此可能应用于临床环境。

文献来源：Shi XZ, Xu Q. [An Improved Method for Electroencephalographic Detection of Epileptic Discharge]. Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao. 2019 Feb 28;41(1):53-56. Chinese. doi: 10.3881/j.issn.1000-503X.10418. PMID: 30837042.

3. 用于记录啮齿动物皮层脑电信号的可植入柔性微电极阵列

摘要

皮层脑电（ECoG）信号是大脑电特征在颅内的记录，由放置在皮层表面的非穿透性平面电极阵列记录。柔性电极阵列最大限度地减少了植入时的组织损伤。本研究展示了一种32通道柔性微电极阵列的设计和开发，用于记录大鼠大脑的ECoG信号。该阵列制作在生物相容性柔性聚酰亚胺基板上。钛/金层被图案化为电极，薄聚酰亚胺层用于绝缘。制作的微电极阵列在开颅和硬脑膜切开后安装于大鼠右半球体感皮层。使用OpenBCI Cyton Daisy生物传感板记录信号。该阵列忠实记录了基线ECoG信号、应用惊厥剂后诱导的癫痫活动以及应用抗癫痫药物后恢复的基线信号。从麻醉大鼠记录的信号证明了其监测癫痫相关电特征的潜力。时频分析突出了基线和诱发癫痫放电时空特征的差异。

文献来源：Chatterjee, S., Sakorikar, T., BS, A. et al. A flexible implantable microelectrode array for recording electrocorticography signals from rodents. Biomed Microdevices24, 31 (2022). https://doi.org/10.1007/s10544-022-00632-0

4. 用于研究啮齿动物癫痫样放电的微电极阵列的设计与制造

摘要

局部场电位（LFP）是来自大脑区域的细胞外电活动，提供关于神经生理状况状态（包括癫痫）的临床相关信息。本研究设计并制造了一个13通道硅基单柄微电极阵列（MEA），用于记录大鼠大脑不同深度的LFP。钛/金层被图案化为氧化硅基板上的电极，二氧化硅沉积作为钝化层。制作的阵列植入麻醉大鼠右半球的体感皮层。开发的MEA与OpenBCI Cyton Daisy生物传感板连接以获取LFP。LFP在三种不同神经生理条件下获取：基线信号、化学诱导的癫痫样放电以及抗癫痫药物给药后恢复的基线信号。对获取的生物电位进行时频分析以研究时空特征的差异。处理的信号和时频分析清楚地区分了惊厥前和AED后的基线以及诱发的癫痫样放电。

文献来源：Chatterjee, S., Joshi, R.K., Sakorikar, T. et al. Design and fabrication of a microelectrode array for studying epileptiform discharges from rodents. Biomed Microdevices25, 31 (2023). https://doi.org/10.1007/s10544-023-00672-0

5. 使用无线小鼠心电图分析高脂血症诱导Wistar大鼠的心电图

这项研究使用了OpenBCI GUI软件，结合了非OpenBCI硬件和电极。

摘要

冠心病（CHD）是一种危及生命的疾病，由冠状动脉阻塞导致血流受阻（即动脉粥样硬化）引起。高脂血症是动脉粥样硬化的危险因素，其特征是总胆固醇、LDL和甘油三酯浓度过高以及HDL浓度低。高脂饮食（HFD）有助于动脉粥样硬化、CHD和其他心血管疾病的进展。本研究旨在测量高脂血症诱导大鼠的心电图（ECG）波形。二十只大鼠被喂食不同饮食八周：对照组（正常饮食）和HFD组（高脂饮食）。使用无线小鼠心电图（WIM ECG）记录其ECG 5-10分钟。八周后，HFD组显示出显著更高的血脂浓度（胆固醇：179.03 mg/dL，甘油三酯：149.11 mg/dL，LDL：123 mg/dL，HDL：29.15 mg/dL）。这种高脂血症状况导致ECG波形某些特征的显著变化。第8周时，HFD组ECG波形持续时间特征为：RR间期（176.5 ms）、QT间期（123.5 ms）、T波（33.6 ms）、P波（27.4 ms）、QRS间期（64.9 ms）、ST段（23.7 ms）和心率（334 bpm）。本研究得出结论，大鼠长期HFD喂养导致高脂血症并引起ECG波形特征的变化。

文献来源：Maulana, H., Ridwan, A., Suprijanto, S., Shanty Rahayu Kusumawardani, S. R. K., & Fitri, L. L. (2023). Electrocardiogram Analysis of Wistar Rats Induced by Hyperlipidemia using Wireless Mice Electrocardiogram (Wim ECG) in Coronary Heart Disease Study. Sains Malaysiana, 52(2), 589–597. https://doi.org/10.17576/jsm-2023-5202-20