黑科技新推：頭部固定式平板跑步機(jī)

在神經(jīng)科學(xué)和行為學(xué)研究中，如何同步解析運(yùn)動(dòng)行為與神經(jīng)活動(dòng)的關(guān)系始終是技術(shù)難題。傳統(tǒng)范式常因動(dòng)物運(yùn)動(dòng)偽影、信號(hào)同步性差等問題受限。清醒小鼠頭部固定式平板跑步機(jī)系統(tǒng)通過(guò)創(chuàng)Xin設(shè)計(jì)突破瓶頸，為神經(jīng)機(jī)制研究提供高精度解決方案。

頭部固定式平板跑步機(jī)，型號(hào)：XR-MN101，上海欣軟

核心硬件配置：精準(zhǔn)操控與多維記錄

1. 頭部固定裝置
采用輕量化鈦合金/樹脂頭板，通過(guò)牙科水泥與顱骨錨定，確保頭部絕Dui穩(wěn)定的同時(shí)保留自然運(yùn)動(dòng)能力。術(shù)前3-5天適應(yīng)性訓(xùn)練，佩戴模擬裝置逐步延長(zhǎng)至4小時(shí)，顯著降低術(shù)后應(yīng)激反應(yīng)。

2. 智能平板跑步機(jī)

• 運(yùn)動(dòng)參數(shù)可調(diào)：0-50cm/s無(wú)級(jí)變速，±15°傾斜角度調(diào)節(jié)，支持勻速/變速/斜坡跑動(dòng)模式
• 高精度反饋：集成編碼器實(shí)時(shí)記錄跑速與距離，防滑表面確保運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性
• 環(huán)境模擬：VR投影創(chuàng)建虛擬光點(diǎn)追逐任務(wù)，觸覺刺激器實(shí)現(xiàn)氣流導(dǎo)航訓(xùn)練

3. 神經(jīng)活動(dòng)監(jiān)測(cè)

• 雙光子鈣成像：通過(guò)顱窗（3-5mm）對(duì)皮層/深層腦區(qū)進(jìn)行GCaMP6s/8f探針成像，920-1000nm波長(zhǎng)穿透深層組織
• 電生理記錄：Neuropixels探針同步采集M1、紋狀體等多腦區(qū)神經(jīng)元放電，采樣率≥30kHz
• 精準(zhǔn)干預(yù)：473/593nm雙波長(zhǎng)光遺傳系統(tǒng)+微型泵控藥Wu遞送，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元亞群特異性調(diào)控

實(shí)驗(yàn)流程標(biāo)準(zhǔn)化：從適應(yīng)到突破

1. 術(shù)前準(zhǔn)備（3-5天）

• 頭板適應(yīng)：佩戴3D打印樹脂模型逐步延長(zhǎng)至4小時(shí)
• 平板脫Min：自由活動(dòng)環(huán)境結(jié)合蔗糖水獎(jiǎng)勵(lì)（10%濃度）誘導(dǎo)跑動(dòng)

2. 術(shù)后恢復(fù)（7-10天）

• 單獨(dú)飼養(yǎng)+鎮(zhèn)痛：卡洛芬給藥加速恢復(fù)
• 階梯式固定訓(xùn)練：從5分鐘逐步延長(zhǎng)至30分鐘連續(xù)跑動(dòng)

3. 任務(wù)執(zhí)行

• 基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)：設(shè)置不同速度模式記錄運(yùn)動(dòng)參數(shù)
• 感覺整合：VR光點(diǎn)引導(dǎo)跑動(dòng)/觸覺導(dǎo)航任務(wù)
• 認(rèn)知測(cè)試：重復(fù)虛擬障礙躲避任務(wù)分析學(xué)習(xí)曲線

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：四維突破賦能科研

1. 抗干擾能力
頭部固定消除90%以上運(yùn)動(dòng)偽影，雙光子成像實(shí)現(xiàn)單神經(jīng)元分辨率

2. 同步精度
欣軟軟件整合行為學(xué)、鈣信號(hào)、電生理數(shù)據(jù)，時(shí)間戳誤差<1ms

3. 閉環(huán)控制
實(shí)時(shí)調(diào)整光遺傳/化學(xué)遺傳干預(yù)參數(shù)，直接驗(yàn)證行為-神經(jīng)因果關(guān)系

4. 多維分析
Suite2p處理鈣信號(hào)，Kilosort解析電生理數(shù)據(jù)，支持神經(jīng)元群體編碼研究

科研價(jià)值：破解神經(jīng)科學(xué)核心問題

• 運(yùn)動(dòng)控制機(jī)制：解析M1區(qū)神經(jīng)元在變速跑動(dòng)中的集群編碼規(guī)律
• 感覺運(yùn)動(dòng)整合：揭示視覺-前庭-運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的跨腦區(qū)協(xié)同機(jī)制
• 神經(jīng)可塑性：通過(guò)長(zhǎng)期干預(yù)觀察突觸重塑動(dòng)態(tài)過(guò)程
• 疾Bing模型構(gòu)建：模擬帕金森癥等運(yùn)動(dòng)障礙的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)異常

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