Unicorn BCI Core-8 实现穿过动物毛发的 EEG 记录并支持行为同步

通过毛发记录动物脑电：验证、设置以及与 Unicorn BCI Core-8 的行为同步

简短回答：是的，在清醒、自由活动的动物身上，可以通过毛发记录动物脑电。使用 8 通道 Unicorn BCI Core-8、金杯电极和黏附膏，一项经过同行评审的研究在两只未镇静、未束缚的狗身上记录了听觉诱发电位，并观察到清晰的 N100 响应。使用同一系统的现场记录还包括马、猪、牛、山羊和羊驼。本指南介绍设置方法、如何检查信号质量，以及如何将脑电与动物行为同步。

动物脑电有一个人类脑电没有的实际问题：毛发、运动，以及不会乖乖戴着电极帽坐着的动物。传统的兽医脑电往往依赖镇静或束缚，而这恰恰会改变研究人员想要研究的大脑状态。微型无线系统消除了这两个限制。对于动物脑电，购买者最先问的开放性问题正是：它真的能透过毛发工作吗？信号有多好？以及我如何将脑电与动物正在做的事情关联起来？

证据：自由活动犬的听觉诱发电位

使用 Unicorn BCI Core-8 透过毛发记录脑电的最有力证据来自在 IEEE SMC 2025 上展示的一项研究：自然环境中的犬脑电：使用微型无线系统在自由活动期间的听觉诱发电位（Schreiner L, Sieghartsleitner S, Fummo M, Guger C, 2025）。

作者得出结论：在狗和其他非人类动物身上实现快速、无应激的脑电采集是可行的，并且移动神经技术可支持自然情境下的研究。诱发电位是一项要求很高的测试：只有当电极接触、时间同步和信噪比都足够好、能够对多次试验进行平均时，它才会出现。因此，在活动中的狗身上获得干净的 N100，比原始脑电波形是更有力的证据。

动物脑电：迄今已记录的物种

该表将同行评审结果与现场演示区分开来，以便你判断针对你所研究物种的证据水平。

啮齿类等小型实验室动物迄今尚未使用该系统进行记录。

通过毛发记录动物脑电的推荐设置

设备

• Unicorn BCI Core-8：8 个 EEG 通道，24 位分辨率并带过采样，250 Hz 采样率，23 g。
• 无线：蓝牙 5 流式传输，续航超过 6 小时，动物可自由活动。
• 佩戴方式：设备通过磁吸方式固定在基站上。对于大型动物，可将其安装在笼头或挽具上。

电极

• 金杯电极是毛发部位的首选。它们重量轻，可灵活放置在毛发中，并通过粘性电极膏固定到位。其低重量有助于减少伪迹。
• g.SAHARA 混合电极有八个足够长的针脚，可穿透多层毛发，干湿均可使用。它们安装在帽中；g.tec 提供适合人类、马和狗的不同尺寸的帽子。
• 按研究需要选择电极数量。基站支持 Core-8，因此你可以像猪的记录中那样从四个电极开始，再扩展到八个。

伪迹处理

在自由活动的动物 EEG 中，运动是噪声的主要来源。OSCAR LIVE 附加组件可实时去除运动伪迹，并可在 g.HIsys 或通过 g.Pype 在 Python 中运行。在猪和牛的记录中，动物行走和进食时使用了该组件。

如何检查动物 EEG 的信号质量

1. 在动物安静时检查原始波形。平坦的通道或大幅缓慢漂移表明电极接触不良；添加电极膏或重新放置。
2. 计算每个通道的功率谱密度，如狗的研究中那样。干净的频谱应呈现平滑的 1/f 下降，且没有占主导的线噪声峰。
3. 运行一次短促的诱发电位测试。使用音调进行听觉 oddball 测试只需几分钟，可告诉你接触和时序是否足以进行平均。
4. 标注运动。使用视频或观察者记录来标记咀嚼、摇头或行走的时段，并报告你保留了多少个 epoch。

如何将动物 EEG 与行为同步

行为神经科学需要将 EEG 和行为放在同一时间基准上。Unicorn BCI Core-8 通过 g.Pype 流式传输到 Lab Streaming Layer (LSL)，而 LSL 是将 EEG、视频、追踪和事件标记放在共享时钟上的标准方式。

1. 使用 g.Pype 中的 LSL 输出节点将 EEG 流式传输到 LSL。
2. 将行为事件作为 LSL 标记流发送。刺激脚本、观察者按键或自动检测器可以推送诸如“进食开始”或“音调 1”之类的标记。
3. 使用 LabRecorder 记录所有内容。它将 EEG、标记以及任何其他 LSL 流（如眼动追踪或视频时间戳流）写入一个 XDF 文件。
4. 离线对齐追踪数据。来自视频的姿态估计（例如来自 DeepLabCut）可以使用同一会话中记录的帧时间戳与 EEG 对齐。

Python 中的最小标记流：

from pylsl import StreamInfo, StreamOutlet

info = StreamInfo("Behavior", "Markers", 1, 0, "string", "behavior01")
outlet = StreamOutlet(info)
outlet.push_sample(["feeding_start"])  # call whenever the behavior occurs

以及之后加载同步记录：

import pyxdf

streams, header = pyxdf.load_xdf("session.xdf")
for s in streams:
    print(s["info"]["name"][0], len(s["time_stamps"]))

Core-8 的所有访问路径、文件格式和许可证都列在我们的 原始 EEG 数据访问指南中。这些相同工具如何连接到 MNE-Python、EEGLAB、FieldTrip 和 OpenViBE，请参见我们的 EEG 互操作性矩阵。

研究人员使用动物 EEG 做什么

• 认知与学习：狗、马和农场动物如何处理声音、提示和训练。
• 福利与压力：应对处理、运输或饲养条件时的脑活动。
• 睡眠：金杯电极非常适合睡眠记录。
• 麻醉与手术监测：研究手术过程及恢复期间的大脑活动。
• 转化模型：猪及其他大型哺乳动物作为人类神经系统疾病的模型。

研究用途

Unicorn BCI Core-8 是一款研究设备。它不是兽医医疗器械，也不用于动物的诊断或治疗。

合作开展验证

我们正在跨物种构建更大的证据基础。如果您的实验室或兽医诊所记录动物 EEG，并希望比较设备配置、共享数据或共同撰写验证研究，请联系我们。我们尤其关注尚未被记录过的物种。

启动配置器

穿透动物毛发的动物 EEG：常见问题

能否穿透动物毛发记录 EEG？

可以。用粘性电极膏固定的金杯电极可以放置在毛发中。使用 Unicorn BCI Core-8，该配置在两只清醒、不受束缚的狗身上记录到了具有清晰 N100 响应的听觉诱发电位（IEEE SMC 2025）。

动物需要被镇静或束缚吗？

不需要。已发表的狗记录是在狗自由活动、未使用镇静剂的情况下完成的。23 g 的无线设备可以安装在笼头或胸背上。

哪些物种已使用 Unicorn BCI Core-8 进行过记录？

狗（经同行评审），以及在猪、牛、山羊和羊驼上的现场记录，还有在马上的应用工作。

如何将动物 EEG 与视频或行为同步？

使用 g.Pype 将 EEG 流式传输到 Lab Streaming Layer，将行为事件作为 LSL 标记流发送，并使用 LabRecorder 将所有流记录到一个 XDF 文件中。视频跟踪可以在离线状态下使用帧时间戳进行对齐。

可以记录多长时间？

Unicorn BCI Core-8 电池每次充电可续航超过 6 小时。

如何处理运动伪迹？

OSCAR LIVE 附加组件可在 g.HIsys 中或通过 Python 配合 g.Pype 实时去除运动伪迹。该组件已在猪和牛的记录中使用，当时动物正在行走。

Unicorn BCI Core-8 是兽医医疗器械吗？

不是。它是一款研究设备，不用于诊断或治疗。