《Journal of Neuroscience Methods》：MICROMAP: A LOW-COST MULTI-CHANNEL ELECTROPHYSIOLOGY ACQUISITION SYSTEM
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本研究针对多脑区同步记录系统成本高昂、操作复杂的问题，开发了开源低成本的MicroMAP系统。该系统集成Intan RHD/ADS1298芯片与Arduino微控制器，支持32通道2 kHz采样率的局部场电位（LFP）记录，并通过定制电极阵列实现精准多靶点植入。实验验证其信号质量与金标准系统相当，为研究神经振荡和跨脑区信息整合提供了可及性工具。
在探索大脑奥秘的征程中，科学家们一直试图理解不同脑区如何协同工作以实现复杂认知功能。传统观点认为大脑功能依赖于特定区域的独立活动，但越来越多证据表明，神经信息的整合往往通过跨脑区的动态同步实现。这种同步体现为神经振荡的相位协调，例如theta波（4-8 Hz）或gamma波（30-80 Hz）节律，成为信息传递的“时空窗口”。然而，研究这类现象需要同步记录多个脑区的电信号，而商用多通道电生理系统动辄数万美元，且操作复杂，极大限制了广泛部署。
针对这一瓶颈，巴西米纳斯吉拉斯联邦大学生理学与生物物理学系的研究团队在《Journal of Neuroscience Methods》发表论文，推出了MicroMAP系统——一款专为局部场电位（LFP）记录设计的低成本开源平台。该系统创新性地将商用模数转换芯片（Intan RHD系列或德州仪器ADS1298）与Arduino微控制器结合，取代昂贵的现场可编程门阵列（FPGA）方案，显著降低硬件成本。同时，团队开发了定制化电极阵列组装方法，通过穿孔电路板精准控制电极三维定位，实现一次性植入多靶点记录。
关键技术方法
研究采用模块化设计：1. 以Python开发图形界面（GUI）控制Raspberry Pi微电脑；2. Arduino Due微控制器通过SPI协议驱动ADC芯片；3. 设计水平式头戴平台减轻动物负重；4. 基于立体定位坐标的穿孔板组装电极阵列。实验使用Wistar大鼠（n=10）验证系统，通过组织学检查电极定位精度（三维误差中位数0.449 mm），并对比Open Ephys系统进行心电图（EKG）信号质量评估。
2.4 适配头戴平台验证与植入坐标确认
通过靶向海马CA1区、基底外侧杏仁体的16通道电极阵列记录LFP，组织学显示84%电极位于目标区域（图3B-C）。信号频谱分析可见典型theta振荡（图3D），癫痫模型记录到跨脑区同步放电（补充图4），证明系统捕捉神经动态的可靠性。
2.8 RHD2000头戴平台生物电记录验证
心电图实验显示MicroMAP与Open Ephys信号高度相关（斯皮尔曼相关系数0.944-0.975），32通道2 kHz采样时数据包零丢失（图4B-D）。ADS1298测试中1 Hz/2 Hz方波记录准确，振幅符合预期（图4E-F）。
4. 结果
系统在成本仅为商用方案1/6（约245-653美元）前提下，实现与金标准相当的信号质量。电极阵列植入误差在可接受范围（DV轴误差-0.10 mm），LFP记录清晰呈现脑区间相关性差异（杏仁体内电极相关性r>0.7）。时钟漂移（3.48×10-5样本/样本）对LFP研究影响可忽略。
5. 讨论
MicroMAP的创新在于平衡性能与成本：通过降低采样率（LFP仅需≤2 kHz）优化硬件需求，并开源硬件设计促进定制化。其多靶点同步记录能力特别适用于长程整合研究，如海马-前额叶在记忆巩固中的相位同步。未来可扩展集成行为监测、光遗传调控等功能，推动动态网络研究普惠化。
6. 结论
该工作提供了经实验验证的低成本电生理解决方案，不仅突破设备准入壁垒，更通过标准化植入方法提升实验可重复性。开源生态有望加速系统迭代，为神经动力学研究提供可持续技术支持。
