NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)

一、產(chǎn)品概述

  　芬蘭NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)利用超掃描技術(shù)具有高時間分辨率、高生態(tài)效度和低成本的優(yōu)勢，在當(dāng)前的腦與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛； 超掃描技術(shù)Hyperscanning的目的是提供兩個或更多被試在特定的驅(qū)動或認(rèn)知任務(wù)中進(jìn)行互動的腦活動的同步記錄，從而揭示社會互動的腦—腦機(jī)制。基于測量腦活動的腦電超掃描設(shè)備我們的研究結(jié)果也可以幫助更好理解和歸納總結(jié)其他協(xié)同、交互、互動中的腦機(jī)制，從多個受試者中同時記錄數(shù)據(jù)，不僅僅可分析每個受試者的大腦活動與其特定行為狀態(tài)相關(guān)，而且也提供了分析不同受試者間大腦活動的相關(guān)連通性。NeurOne是一個多功能系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于不同的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、心理與行為科學(xué)以及人因工程與工效學(xué)等研究領(lǐng)域。

NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)的模塊化設(shè)計可以提供多達(dá)2-30人實(shí)時同步進(jìn)行腦功能超掃描測試使用系統(tǒng)，并支持*同步視頻的攝影機(jī)。使用創(chuàng)新的Brainstorm超掃描技術(shù) (Multi Syncbox)，支持多達(dá)10個 NeurOne主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時同步，允許多30人使用30個放大器同時工作–均由一臺電腦記錄。

NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)每個放大器的Headbox由32個單極、6個雙極和2個high level輸入接口組成，共計40導(dǎo)，每導(dǎo)的采樣率能達(dá)到40000Hz，可以達(dá)到80000Hz。團(tuán)體超掃描腦電測試平臺每套系統(tǒng)可提供多至2-30個放大器（共計128/1200導(dǎo)）的協(xié)調(diào)同步,并可選擇支持視頻同步。NeurOne系統(tǒng)支持1200高導(dǎo)聯(lián)，并可確保所有通道的同步采集。精心設(shè)計的啟動和時間鎖定功能確保系統(tǒng)中所有通道無相位偏差。所有的通道都使用高質(zhì)量的24位A/D模擬數(shù)字芯片來處理數(shù)據(jù)。

超掃描技術(shù)（hyperscanning），也即多人同步腦掃描，非常適合用來探究多感覺的神經(jīng)交互機(jī)制。腦電設(shè)備時間分辨率高，對細(xì)微運(yùn)動相對不敏感，因此作者選用腦電作為超掃描設(shè)備。

研究人員通過對比多人交互任務(wù)中不同腦區(qū)如大腦右、左額葉的活動情況，通過分析超掃描數(shù)據(jù)以及視頻片段和會話記錄，研究人員能夠證明多人交互任務(wù)中的競爭、合作、博弈、協(xié)同等大腦同步發(fā)生的變化，并且還展示了多人交互協(xié)同任務(wù)“變化時刻"在大腦內(nèi)部的樣子。通過使用超掃描技術(shù)，我們可以看到在多人交互任務(wù)中的大腦里究竟發(fā)生了什么。

二、技術(shù)特點(diǎn)

NeurOne設(shè)備具有很明顯的技術(shù)優(yōu)勢，決不以犧牲數(shù)據(jù)質(zhì)量來追求通道的數(shù)量、縮短準(zhǔn)備時間或者降低成本。其中，NeurOne放大器每個40-80導(dǎo)，包括8個雙極導(dǎo)聯(lián)，還有2導(dǎo)High-level外接信號輸入。由于它的頻帶足夠?qū)挘―C～3500Hz）、采樣率足夠高（256-1200導(dǎo)，單導(dǎo)記錄可達(dá)80000Hz），還可用雙極或單極同時記錄許多其他的生理信號（如ECG心電、EMG肌電、EOG眼電等），一方面可以去除心電和肌電的干擾，另一方面可以進(jìn)行腦活動過程與其他生理系統(tǒng)的綜合研究。同時NeurOne的放大器參數(shù)足夠高，性能足夠穩(wěn)定，可以進(jìn)行聽覺腦干誘發(fā)電位的記錄和研究。輸入阻抗為1 Gohm，共模抑制比 106 dB。 NeurOne是建立在高保真記錄的基礎(chǔ)上，能夠提供*原始的高保真數(shù)據(jù)，不需要屏蔽和濾波，信號不失真。

三、多功能應(yīng)用

1、EEG-Hyperscanning腦電超掃描研究：NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)的模塊化設(shè)計可以提供多達(dá)2-30人實(shí)時同步進(jìn)行腦功能超掃描測試使用系統(tǒng)，并支持*同步視頻的攝影機(jī)。使用創(chuàng)新的Brainstorm超掃描技術(shù) (Multi Syncbox)，支持多達(dá)10個 NeurOne主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時同步，允許多30人使用30個放大器同時工作–均由一臺電腦記錄。

2、EEG-fNIRS多模態(tài)腦功能測試研究：NeurOne多模態(tài)腦功能測試系統(tǒng)可以和fNIRS（高密度近紅外腦功能成像系統(tǒng)）搭配使用，將EEG和fNIRS進(jìn)行整合發(fā)揮二者的優(yōu)勢，EEG的時間分辨率高，但是空間分辨率低；fNIRS的時間分辨率低，實(shí)時性較差，但是空間分辨率高。為了準(zhǔn)確、全面、實(shí)時的測量大腦在認(rèn)知過程中的活動，實(shí)現(xiàn)全面、實(shí)時的腦成像方式無疑是一種更好的策略。結(jié)合EEG與fNIRS的多模態(tài)腦成像技術(shù)在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中有著很好的應(yīng)用前景，同時還可搭建多模態(tài)腦-機(jī)接口系統(tǒng)。

3、EEG-fNIRS多模態(tài)腦機(jī)接口研究：傳統(tǒng)基于單一模態(tài)腦電(EEG)腦-機(jī)接口易受環(huán)境噪聲干擾、分類精度低等問題,在EEG腦-機(jī)接口的研究基礎(chǔ)上,引入功能近紅外光譜成像(function NearInfraredSpectroscopy,fNIRS)技術(shù),可以自行設(shè)計EEG-fNIRS多模態(tài)腦-機(jī)接口的實(shí)驗(yàn)范式,研究重要的特征提取與分類環(huán)節(jié)，同時SIMULINK驅(qū)動程序可在訂單中選購，并提供BCI腦機(jī)接口應(yīng)用程序: BCI2000可免費(fèi)提供給NeurOne用戶。

4、EEG-TMS多模態(tài)腦功能測試研究：NeurOne多模態(tài)腦功能測試系統(tǒng)可以和TMS（經(jīng)顱磁刺激器）搭配使用。高動態(tài)輸入范圍（+/-430mV的直流電模式以及+/-86mV的交流電模式），較大的模擬帶寬（直流輸出3500HZ），讓TMS保持較低的偽影，使得分析大腦活動的潛伏期更短。此外，TMS擁有硬件弱音功能以及在線偽影消除的軟件功能。此外我們增加了EEG采樣同步觸發(fā)新功能。觸發(fā)器由刺激系統(tǒng)軟件發(fā)出（ErgoLAB刺激編譯軟件、Presentation軟件, Superlab軟件, E-Prime軟件），這些觸發(fā)信號能夠通過NeurOne主控器傳到TMS設(shè)備上。NeurOne可以在持續(xù)的EEG采樣信號中發(fā)出觸發(fā)脈沖，產(chǎn)生更精確的TMS，減少偽影，更容易進(jìn)行偽影去除。5、EEG-fMRI多模態(tài)腦功能測試研究：NeurOne Tesla多模態(tài)腦功能測試系統(tǒng)使得同時測量MRI和EEG成為可能。利用NeurOne SyncboxEEG所獲得的數(shù)據(jù)和MRI掃描是同步的(例如4或10MHz)。高動態(tài)輸入范圍(+/- 430 mV的直流電模式和 +/-86 mV的交流電模式)結(jié)合模擬帶寬(直流輸出3500 Hz) ,使利用高梯度力度獲得精確信號毫無風(fēng)險。

四、 NeurOne放大器參數(shù)

放大器采樣率：512導(dǎo)同時采集，每導(dǎo)可達(dá)20,000 Hz ；20000 HZ/每通道（512導(dǎo)單人/或大30人團(tuán)體1200導(dǎo)）

大通道數(shù)：所有導(dǎo)聯(lián)均同步采集信號，大支持1200高導(dǎo)聯(lián)，

腦電超掃描技術(shù)：支持Hyperscanning多支持30人同步采集團(tuán)體腦電數(shù)據(jù)；

多模態(tài)腦功能測試技術(shù)：支持EEG-TMS，EEG-fNIRS，EEG-fMRI等研究技術(shù)方案

A/D Resolution：24 Bit

輸入阻抗：>1 GOhms

共模抑制比（CMRR）： Typically 106 dB

帶寬（Bandwidth）： Max. 0 ～ 3500Hz

低通濾波：DC (10000Hz)   ;    -3 dB（7000 Hz）

高通濾波：   -3 dB（0.16 Hz）

輸入噪聲（InputNoise）：（DC Mode）：<0.8uV RMS (0-200 Hz)，<2.0uV RMS(DC-3500 Hz) ；

輸入范圍（Full Scale Input Range）（DC Mode）：± 430 mV

系統(tǒng)增益（System Gain）（DC Mode）：10

靈敏度（Sensitivity）（DC Mode)： 51 nV/bit

噪聲（Noise）（AC Mode）：<0.6 μV RMS (0.16-200 Hz)， < 1.5 μV RMS (0.16-3500 Hz)

輸入范圍（Full Scale Input Range）（AC Mode）：± 4.3 mV

系統(tǒng)增益（System Gain）（AC Mode）： 50

靈敏度（Sensitivity）（AC Mode）： 0.51 nV/bit

數(shù)字化（TTL）輸入： 8 Bit非隔離輸入觸發(fā)，2個隔離輸入/輸出線2 isolated trigger in/out lines, 8 bit unisolated trigger in

High Level 輸入范圍：   ± 5V or ± 10V (with isolated analog adapter, settable)

阻抗： 1 kΩ to 50 kΩ

Headbox 體積（H x W x D）： 20 x 7 x 16 (40 channels),

Headbox 重量： 0.680 kg

Main unit體積（H x W x D）：33×12×27 cm,

Main unit重量：3.6

安全規(guī)范：EN 60601-1，EN 60601-1-1，EN 60601-1-2，EN60601-1-4，EN60601-2-26

五、應(yīng)用領(lǐng)域

EEG/EP測量

ERP研究

EEG +TMS結(jié)合多模態(tài)腦功能研究

EEG +fMRI結(jié)合多模態(tài)腦功能研究

多通道EMG肌電圖研究

群組超掃描研究（多達(dá)4人4視頻攝像機(jī)*同步）

其他神經(jīng)科學(xué)的測量

其他心理測量

NeurOne用戶請注意：

注意 – 僅用于科研，不用于診斷過程,設(shè)備可用于非臨床實(shí)驗(yàn)研究。

EEG/ERP團(tuán)體超掃描實(shí)驗(yàn)室

NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)的模塊化設(shè)計可以提供多達(dá)2-30人實(shí)時同步進(jìn)行腦功能超掃描測試使用系統(tǒng)，并支持*同步視頻的攝影機(jī)。使用創(chuàng)新的Brainstorm超掃描技術(shù) (Multi Syncbox)，支持多達(dá)10個 NeurOne主機(jī)系統(tǒng)實(shí)時同步，允許多30人使用30個放大器同時工作–均由一臺電腦記錄。

六、同步方案

芬蘭NeurOne腦電超掃描系統(tǒng)通過結(jié)合ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺可以實(shí)現(xiàn)在不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下對智能化人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行主觀和客觀定量的人機(jī)交互測試、人因與工效學(xué)分析與評價：通過ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺與廣泛的數(shù)據(jù)同步，包括常用的生理數(shù)據(jù)GSR皮膚電，呼吸和心率等、EEG腦電，眼動、fNIRS近紅外腦成像，人體動作，行為觀察、面部表情、生物力學(xué)、人機(jī)交互。實(shí)現(xiàn)極低延遲的同步水平同時確保您的整體方案的便攜性。

數(shù)據(jù)分析平臺：如果研究人員希望得到比實(shí)時觀察更深入、全面的結(jié)論， ErgoLAB平臺可提供數(shù)據(jù)后期分析的強(qiáng)大工具。ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步云平臺綜合統(tǒng)計分析模塊包含多維度人-機(jī)-環(huán)境數(shù)據(jù)綜合分析、EEG腦電分析與可視化、眼動分析與可視化、行為觀察實(shí)時編碼分析、面部表情分析與狀態(tài)識別、動作姿態(tài)傷害評估與工效學(xué)分析、交互行為分析（ErgoLAB/ErgoVR人機(jī)交互測試版本）、時空行為分析、車輛與駕駛行為分析（ErgoLAB駕駛版本）、HRV心率變異性分析、EDA/GSR皮電分析、RESP呼吸分析、EMG肌電分析、General通用信號分析（如TEMP/SKT皮溫/體溫分析、EOG眼電分析以及其他環(huán)境與生物力學(xué)信號分析）。系統(tǒng)具備專門的信號處理模塊以及開放式信號處理接口，可以直接導(dǎo)出可視化分析報告以及原始數(shù)據(jù)，支持第三方集成與定制開發(fā)。津發(fā)科技提供定制開發(fā)服務(wù)，與人因工程與工效學(xué)分析評價領(lǐng)域相關(guān)的算法模型、軟硬件產(chǎn)品與技術(shù)可深入研發(fā)，詳情咨詢津發(fā)科技！

七、廠家介紹

北京津發(fā)科技股份有限公司是高新技術(shù)企業(yè)、科技部認(rèn)定的科技型中小企業(yè)和中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)，具備國防裝備科研生產(chǎn)保密資質(zhì)，具備自主進(jìn)出口經(jīng)營權(quán)；自主研發(fā)的人因工程與工效學(xué)相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品與服務(wù)榮獲多項(xiàng)省部級科學(xué)技術(shù)獎勵、國家軟件著作權(quán)和省部級新技術(shù)新產(chǎn)品（服務(wù)）認(rèn)證；通過了歐洲 CE、美國 FCC、歐盟 RoHS、ISO9001、ISO14001、OHSAS18001 等多項(xiàng)國際認(rèn)證和國家防爆認(rèn)證。

津發(fā)科技設(shè)立人因工程專業(yè)的學(xué)術(shù)科研團(tuán)隊(duì)、技術(shù)團(tuán)隊(duì)及研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并通過多年與科研機(jī)構(gòu)及高校的產(chǎn)學(xué)研合作，積累了人因與工效學(xué)領(lǐng)域多項(xiàng)核心技術(shù)，以及基于機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能算法的狀態(tài)識別和人機(jī)工效評價技術(shù)與研究方法等，是的人因工程技術(shù)創(chuàng)新中心！津發(fā)科技技術(shù)與科研團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持及學(xué)術(shù)服務(wù)，從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的規(guī)劃與布局，到技術(shù)與學(xué)術(shù)培訓(xùn)與指導(dǎo)，多角度提供實(shí)驗(yàn)室建設(shè)全生命周期的服務(wù)。