【摘 要】
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鸟类在野外飞行状态下神经信号与行为数据的同步检测记录对于神经科学研究具有重要应用价值。现有的有线神经信号采集系统存在体积与重量大,无法适用于鸟类野外飞行状态下的神经与行为数据记录,限制了对鸟类自由运动状态下脑机制的深入理解。针对上述问题,本文开发了一种鸟类分布式可穿戴神经信号检测记录系统,该系统能够同步记录鸟类野外飞行状态下神经信号、姿态数据、以及GPS定位数据,克服了以往鸟类神经信号采集受环境空
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鸟类在野外飞行状态下神经信号与行为数据的同步检测记录对于神经科学研究具有重要应用价值。现有的有线神经信号采集系统存在体积与重量大,无法适用于鸟类野外飞行状态下的神经与行为数据记录,限制了对鸟类自由运动状态下脑机制的深入理解。针对上述问题,本文开发了一种鸟类分布式可穿戴神经信号检测记录系统,该系统能够同步记录鸟类野外飞行状态下神经信号、姿态数据、以及GPS定位数据,克服了以往鸟类神经信号采集受环境空间影响的局限性,为鸟类导航认知脑机制、动物机器人等研究领域提供有效的工具。本文完成的主要工作和成果如下:（1）系统分析了鸟类野外飞行状态下神经信号与行为数据同步检测记录的需求,设计了神经信号与行为数据的同步检测记录系统整体框架。首先总结了国内外关于神经信号检测记录系统的研究进展及存在的问题;然后分析了鸟类野外飞行状态下神经信号检测记录系统开发过程中的重点和难点问题,确立了本文的研究思路;最后提出了系统的具体设计要求,设计了系统整体框架并制定了系统的具体软硬件设计方案。（2）研制了能够同步记录神经信号与行为数据的鸟类分布式可穿戴式神经信号检测记录系统。首先根据系统的硬件设计方案,完成了电源管理单元、神经信号采集单元、姿态测量单元、GPS定位单元、数据存储单元以及核心处理单元的器件选型;然后完成了系统电路原理图和PCB设计,实现了整个系统的硬件开发;最后根据系统的软件设计方案,在STM32Cube IDE开发环境下完成了以STM32L471RET6为系统核心处理器的整个系统程序编写,重点解决了高速大量数据流情况下,神经信号与行为数据的快速传输和同步记录问题。（3）完成了系统在野外环境下,鸟类在体神经信号与行为数据同步检测记录性能测试。首先对所开发的系统进行了模拟测试,证明了系统在理想测试条件下神经信号和行为数据检测记录的有效性;接下来对系统进行鸟类野外飞行状态下的在体测试,结果表明本文所开发的系统能够稳定有效地记录到鸟类野外飞行状态下的神经信号和行为数据。
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