[发明专利]闭环光遗传干预系统及干预方法

权利要求书

1.一种闭环光遗传干预系统，其特征在于，所述系统包括：

多个电极，所述多个电极用于植入动物大脑内；

生物数据记录装置，所述生物数据记录装置与所述电极连通并采集所述多个电极的信号；

脉冲刺激器，所述脉冲刺激器通过光纤与动物大脑连接并用于对所述动物大脑进行光刺激；以及

控制器，所述控制器与所述生物数据记录装置和所述脉冲刺激器信号连接并配置为：读取所述生物数据记录装置的信号并对所述信号进行处理，并在达到光遗传触发条件后输出对应的信号至所述脉冲刺激器以对所述动物大脑进行光刺激；其中

所述控制器包括：

命令接收解析单元，所述命令接收解析单元用于接收和解析外部命令并允许根据用户的需求改变触发阈值；

存储单元，所述存储单元用于信号的实时存储；以及

处理单元，所述处理单元用于对数据进行实时处理并不断检测当前是否满足所述光遗传触发条件；

所述处理单元包括：

数据读入模块，所述数据读入模块从所述生物数据记录装置读取多个电极的信号；

滤波模块，所述滤波模块用于对读入的信号进行滤波处理；

计算模块，所述计算模块对经过滤波处理的信号进行计算；

判断模块，所述判断模块配置成根据所述计算模块计算的数据判断是否满足所述光遗传触发条件；以及

输出模块，所述输出模块根据所述判断模块确定的输出状态向所述脉冲刺激器发送激光脉冲；以及

所述数据读入模块配置为：通过以下公式1从读入的第i个电极的读入信号获取第i个电极的实际信号y_i,公式1：y_i＝di×scale_i×1000，其中，scale_i为第i个电极的模拟信号放大倍数；

所述滤波模块配置为：对第i个电极的实际信号y_i进行滤波处理并获得滤波信号R_i；

所述计算模块配置为：通过以下公式2计算第一个时间长度窗口内的滤波信号的均方根RMS1_i和第二个时间长度窗口内的滤波信号的均方根RMS2_i，公式2：其中W为对应窗口内的数据点个数；

所述判断模块配置为：比较第一个时间长度窗口内的滤波信号的均方根RMS1_i是否大于第二个时间长度窗口内的滤波信号的均方根RMS2_i的三倍。

2.根据权利要求1所述的闭环光遗传干预系统，其特征在于：所述控制器还包括显示单元，所述处理单元的处理结果通过所述显示单元进行实时显示。

3.根据权利要求1所述的闭环光遗传干预系统，其特征在于，所述生物数据记录装置为OmniPlex多通道记录系统，所述脉冲刺激器为Master-9脉冲刺激器，以及所述控制器利用Matlab软件实现。

4.根据权利要求1所述的闭环光遗传干预系统，其特征在于，所述控制器配置成通过并行计算提高响应速度，并借助CUDA工具包调用Nvidia GPU进行并行运算，以加速在线检测速度。