基于LabVIEW的神经信号记录及分类的虚拟仪器

摘要

动作电位是神经系统传递信息的主要方式之一，神经信息的相互传递和整合通常是通过若干动作电位组成的放电序列来实现。获取神经元的放电信号（即锋电位信号）并且对其进行分类和分析对神经系统深层研究具有重要的意义。 在锋电位信号记录方面，本文一个主要工作是合作建立神经元细胞外记录实验系统，实现对大壁虎或大鼠等动物脑区的神经元细胞外动作电位记录，并通过大量的实验探索，稳定和规范了实验记录技术。独立对实验记录中具有关键作用的三维脑立体定位系统进行设计和改进。 微电极记录信号往往混合了记录电极周围几个神经元的活动信号，因而需要对记录到的信号进行聚类分析，获得单独的神经元的放电序列，才能进行更深入的分析。本文的另一主要工作是依据阈值检测、主成分分析法（PCA）和聚类分析法等理论算法，应用LabVIEW软件开发出锋电位分类虚拟仪器（VSSI）。该虚拟仪器通过方便的图形化界面实现对采集信号的显示、锋电位的阈值提取、锋电位群的主成分分析和聚类分析等功能。 最后，将锋电位分类虚拟仪器和同类型的商用软件进行比较，通过大量记录数据的分类分析结果对比，验证了该虚拟仪器聚类分析的准确性。该虚拟仪器已经应用于实验记录信号的实际分析。