[发明专利]用于监测神经活动的系统和方法

说明书

一种用于执行生物电刺激的设备，该设备包括：刺激单元；测量单元，该测量单元包括放大器；第一刺激电极和第二刺激电极，该第一刺激电极和该第二刺激电极可操作用于向患者的组织施加电信号；第一测量电极和第二测量电极，该第一测量电极和该第二测量电极可操作用于接收来自患者的组织的第一测量信号和第二测量信号；其中，刺激单元被配置为将第一刺激信号递送至第一刺激电极并且将第二刺激信号递送至第二刺激电极；其中，第一刺激信号和第二刺激信号关于偏压是镜像的，该偏压根据放大器的动态范围来设置。

技术领域

本公开涉及用于在经颅电刺激(tES)期间监测神经活动的方法。

背景技术

经颅电刺激(tES)是一种神经刺激方法，其中通常经由两个或更多个刺激电极使10μA至5mA范围内的电流流经患者大脑的各部分。通常使用临时表面电极，但是也可以使用完全植入电极。电流可以是连续的“直流电”(DC)或时变的“交流电”(AC)。

经颅电刺激(tES)是非侵入性神经刺激的形式。其涉及使用放置在患者的头皮上或植入到大脑中的一对表面电极(阳极和阴极)来将通常在10μA至5mA范围内的低电流电信号递送至大脑的目标区域。已经证明，tES的应用会影响心理活动的许多方面，包括感知、记忆、认知和情感。尽管确切的作用机制仍不确定，但其作用主要归因于与大脑中神经元的电化学处理的相互作用。

tES递送低电流电信号，该低电流电信号以相关的指定频率振荡。据认为，这些外部施加的振荡可能夹带和/或影响大脑的内源性振荡，即，脑振荡与外部施加的振荡电流的相位对准，以及与尖峰定时相关的可塑性的调制。

迄今为止，研究主要限于调查tES的神经生理后效应或其对行为的影响。然而，关于其在刺激期间对神经活动的影响知之甚少，因为常规的tES会引入较大的电伪像，并且这些伪像相对于所关注的基础生物活动的大小使得基础生物活动难以测量。

已经尝试使用主成分分析、时域滤波以及MEG中的波束成形来将tES刺激伪像与基础大脑活动分开。已经发现这些技术有些无效；即使使用此类技术，仍会保留大量的非线性伪像。此外，当tES刺激伪像使用于监测大脑活动的放大器饱和或过载时，这些技术可能无法恢复基础大脑活动。

对本说明书中已包括的文件、行为、材料、装置、物品等的任何讨论都不应被认为是承认任何或所有这些事项会构成现有技术基础的一部分或是与本公开有关的领域中的公知常识，就如其在本申请的每条权利要求的优先权日之前存在那样。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种用于执行生物电刺激的设备，该设备包括：刺激单元；测量单元，该测量单元包括放大器；第一刺激电极和第二刺激电极，该第一刺激电极和该第二刺激电极可操作用于向患者的组织施加电信号；第一测量电极和第二测量电极，该第一测量电极和该第二测量电极可操作用于接收来自患者的组织的第一测量信号和第二测量信号；其中，刺激单元被配置为将第一刺激信号递送至第一刺激电极并且将第二刺激信号递送至第二刺激电极；其中，第一刺激信号和第二刺激信号关于偏压是基本上镜像的，该偏压根据放大器的动态范围来设置。

测量单元可以被配置为根据第一测量信号和第二测量信号之间的电压差来生成信号。测量单元可以被配置为根据第一测量信号和第二测量信号的平均值来生成信号。

第一刺激信号和第二刺激信号可以是振荡信号或脉冲信号。振荡信号可以是正弦波信号、锯齿波信号、方波信号或任意波信号。

第一刺激信号和第二刺激信号可以是直流(DC)信号。

偏压可以是根据放大器的动态范围的中心点来设置。

刺激单元和测量单元可以共享公共参考电压。在这种情况下，偏压可以是根据公共参考电压与在第一测量电极和第二测量电极处测量的共模电压之间的直流偏移来调节。此外或另选地，偏压可以被调节成减小公共参考电压与在第一测量电极和第二测量电极处测量的共模电压之间的直流偏移。