脑电图(EEG)作为一种理想的诊断工具,能够有效评估脑电波活动。这些数据不仅可以用于评估脑功能障碍,还适合研究不同睡眠阶段的特征。在人类研究中,收集脑电图数据相对简单,只需要将电极放置在头皮上,然而,确保受试者保持静止是挑战之一,因为记录的质量对微小运动或肌肉活动十分敏感。对于动物模型而言,脑电图的记录同样具有重要价值,能够应用于脑部疾病、脑损伤、睡眠及麻醉效应、癫痫等研究领域。然而,获得可靠的记录是一个复杂的过程,通常需要对动物进行剃毛和固定,甚至在某些情况下需要手术植入电极。这种方法在许多情况下并不实用,特别是在使用大型动物(如马)进行临床研究时。
为了克服上述挑战,Hugo Cousillas及其团队致力于开发一种更适合兽医学和动物福利的脑电图收集系统,旨在让马匹在熟悉的居家环境(如马厩)中自由活动。该系统的设计目标是创建一个易于使用且可根据马匹个体进行调节的设备,避免传统笼头对马匹施加过多束缚。研究团队研发了一种新型耳机,能够保持电极与马头的良好接触,从而有效获取脑电图数据。
该耳机的使用使研究人员能够从马匹两个半球(每侧两个电极)获取数据,为分析大脑枕叶和额叶之间的差异活动提供了基础。在研究中,五匹7至9岁的马每天佩戴耳机两次,每次15分钟,在马厩中站立和休息。虽然马头部位肌肉较多,可能会对信号产生干扰,但初步测试结果表明,成功获取了α、β和γ波,并且这些数据与之前的研究结果一致。为了更全面地监测马匹行为,研究人员还使用了诺达思的多视频录制软件同步记录视频,并将其导入行为观察记录分析系统进行详细分析。通过时间段的同步,研究人员能够将马匹的行为与脑电图数据结合,从而提供更深入的见解。
分析的结果显示,在马匹放松站立时,两侧半球的脑电图数据没有显著差异,两天的数据收集之间也保持一致,表明电极的位置准确无误。研究中获得的脑电图与其他相似研究的数据具有相似性,所有马匹在安静清醒的状态下表现出一致的脑电图图形。研究人员观察到,佩戴该脑电图耳机后,所有马匹均显示出α波的活动,而在某些先前的研究中,马匹却未能成功呈现这些波动。这表明,在熟悉的环境中,马匹因允许自由活动而感到放松,从而显著降低了耳机的干扰。
研究人员指出,焦虑状态的马匹可能会导致皮质唤醒增加,从而影响α波频率的表现。因此,该脑电图耳机的设计不仅支持马匹在熟悉环境中的自由活动,还为深入理解马匹大脑的处理机制提供了新的可能。研究同时发现,β波在整个实验过程中相对稳定,表明马匹在清醒、宁静和环境观察的状态下,注意力可能会随之变化。β波特征性地与清醒状态相关,而γ波则与更高层次的意识状态有关,α波则反映了安静清醒状态的特性。
总之,Cousillas及其团队在自由活动马匹的脑电图数据收集上取得了积极进展。首次试用该脑电图耳机,促进了在真实环境中对马匹个体行为和认知的研究,为未来更丰富的数据集成奠定了基础。这一创新方法,强有力地支持了对马匹脑部活动的探讨,有望成为生物医疗相关研究领域的一个重要工具。
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