Регистрация электрофизиологических показателей в полевых условиях с помощью установки на основе модуля АЦП E14-140M

Внедрение: 2001 г.

На протяжении нескольких десятков лет группой сотрудников ИВНДиНФ РАНи МГУ в полевых условиях  проводятся исследования развития поведения незрелорождающихся птенцов.

В естественных условиях объекты исследований выглядят так

Помимо чисто поведенческих исследований осуществляется многоканальная регистрация электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электромиограммы (ЭМГ) и электрокардиограммы (ЭКГ). В течение долгого времени для этого использовался комплект ламповой аппаратуры, для перевозки которого на базу экспедиции ежегодно требовался грузовик. Процессы регистрировались на бумажной ленте самописца, после чего кропотливо обрабатывались «с помощью циркуля и линейки». Позднее появление магнитографов несколько улучшило картину, но все же аппаратура оставляла желать лучшего. Несмотря на удручающее техническое оснащение, таким образом было получено много интересных данных.

Со временем ситуация, к счастью, изменилась. Сегодня эти исследования проводятся на совершенно ином уровне – микроконтроллерная техника позволяет снять большинство технических ограничений для решения гораздо более сложных задач.

Центральной частью установки для регистрации ЭЭГ, ЭМГ и ЭКГ являются модуль АЦП Е14-140М, разработанный в ООО «Л Кард», и сконструированный инженерами фирмы четырехканальных усилитель биопотенциалов, выносной предусилительный блок которого располагается прямо в камере, рядом с объектом.

Отфильтрованные и усиленные сигналы подаются на входы Е14-140М. Регистрация данных осуществляется с частотой дискретизации 5000 Гц. Этого вполне достаточно для регистрации миограммы и более чем достаточно – для регистрации и последующего спектрального анализа энцефалограммы. Немаловажное преимущество такой установки – она нетребовательна к «материальной части», т.е. для работы достаточно практически любого компьютера, имеющего USB-порты, на котором можно установить Windows XP.

В этих исследованиях используется программное обеспечений, прилагающееся ко всем платам и модулям АЦП производства ООО «Л Кард» – программа осциллограф-регистратор данных LGraph2. Кстати, многие функциональные особенности LGraph2 были впервые задуманы и «доведены до ума» именно в этих экспериментах. В целом же программа опирается на более чем двадцатилетний опыт использования компьютеров в исследовательской работе, накопленный ее авторами.

Результат регистрации выглядит примерно так:

Программа позволяет отображать и сохранять данные с учетом приведенной ко входам индивидуальной калибровки каждого канала, вести регистрацию по заданному расписанию, синхронизировать начало сбора данных от внешних событий, вводить в регистрируемый файл комментированные метки событий, экспортировать данные множеством различных способов для дальнейшей обработки и т.д. (подробнее можно посмотреть здесь).

Таким образом видно, что на основе модуля АЦП Е14-140М производства ООО «Л Кард» и программы осциллографа-регистратора LGraph2 можно создать простую и недорогую систему для сбора данных в электрофизиологическом (и не только!) эксперименте, способную эффективно решать исследовательские задачи даже в полевых условиях. Впрочем, как внешние модули, так и встраиваемые платы АЦП на шину PCI, разработанные и выпускаемые ООО «Л Кард», уже много лет успешно используются для сбора данных в электрофизиологических экспериментах во многих лабораториях при регистрации нейронной активности, миограммы, кардиограммы, электроэнцефалограммы и других форм биоэлектрической активности.

Старший научный сотрудник ИВНД и НФ РАН, канд. биол. наук Александров Л.И.

Разработчик: Институт Высшей Нервной Деятельности и Нейрофизиологии РАН