摘要

光泵磁力仪（OPM）已被用于测量大脑活动。无需冷却至低温，这些传感器的阵列可以更灵活地放置，这允许记录新皮质以外的神经元结构。在这里，我们使用八个OPM传感器来记录闪光刺激后的人类视网膜活动。我们将这一【磁视网膜图（MRG）】活动与八名参与者同时记录的【电视网膜图】进行比较。MRG显示熟悉的闪光诱发电位（a波和b波），并与【电视网膜图】共享大量信息（同时和单独测量）。我们得出结论，OPM传感器有可能成为测量视网膜活动的非接触式光纤电极替代品。这样的非接触式解决方案可以使临床和神经科学环境受益。

绪论

在过去几年中，光泵磁力仪（Optically pumped magnetometers，OPM）在神经科学研究中引起了越来越多的关注。由于不需要像超导量子干涉装置（SQUID）磁强计那样冷却到低温，OPM需要相对最小的绝缘，并且不需要像传统MEG那样安装在杜瓦罐（cryogenic storage dewar）的固定位置。【杜瓦罐（cryogenic storage dewar）也称真空罐、低温储罐】

传感器可以单独放置并靠近头皮，这为模拟（Boto等人，2016；Iivaninen等人，2017）和真实记录（Boto et al.，2018；2017；Hill等人，2020；Iivanainen等人，2020）中的大脑活动测量提供了更好的信噪比（SNR）。OPM传感器的单独放置可能性也启发了新的放置方式，例如在口腔中记录海马活动。

在这项研究中，我们利用这项新的技术来测量视网膜活动。视网膜的电生理记录用于研究（例如，Bach等人，2018；Heinrich和Bach，2004；2002）和临床设置（Marmor等人，1989；2009；McCulloch等人，2015），并使用隐形眼镜电极或纤维电极进行测量。

视网膜电图（ERG）反映了视网膜中不同细胞群的总活动，并具有缓慢的诱发电位和高频振荡活动（Frishman，2013）。闪光通常在闪光开始后25ms左右激发负电位，即由感光体活动引起的A波（Frishman，2013；Perlman，2001）。在a波之后，80ms左右的正波，即b波，归因于ON双极细胞的活动（Frishman，2013；Sieving等人，1994；Vukmanic等人，2014）。

与a波同时出现的是一个高频振荡脉冲串（以120Hz为中心），即振荡电位（Fröhlich，1914；Munk和Neuenschwander，2000）。振荡电位的起源归因于不同的细胞群体（Doty和Kimura，1963年；Frishman，2013年；Kenyon等人，2003年），并传递到视觉皮层（Lopez和Sannita，1997年；Neuenschwan der等人，2002年；Todorov等人，2016年；Westner和Dalal，2019年，但见Doty和Kim，1963年，Heinrich和Bach，2004年；Molotchnikoff等人，1975年）。

视网膜活动的测量通常是用电极进行的，然而，可以记录相应的磁活动，如Aittoniemi等人（1979）和Katila等人（1981）使用SQUID传感器所开创的那样。据报道，全头SQUID MEG系统的额叶和颞部传感器可以检测视网膜活动（Shigihara等人，2016）。磁视网膜电图（MRG）不需要磁力计与参与者的眼睛直接接触。OPM提供了一个令人兴奋的新机会，可以在参与者的眼睛周围放置几个传感器，并且比SQUID传感器更接近眼睛。与ERG记录相比，OPM提高了舒适度，与早期尝试MRG记录相比也提高了覆盖率。

在本文中，我们将证明OPM-MRG测量视网膜活动是可行的，并产生与纤维电极ERG测量类似的结果。

方法

2.1参与者和测量设置

9名参与者参与了这项研究，然而，由于过度嘈杂的视网膜电图（ERG）测量，一名参与者的数据被排除在外，其中50%的试验被眨眼污染。因此，我们提供了8名参与者的数据（2名女性；平均年龄36.0岁，SD 3.97）。所有参与者的视力正常或可矫正至正常，但在实验中没有戴眼镜或隐形眼镜，因为刺激是不包含细节的全视野闪光。所有参与者都给予了书面知情同意，该研究获得了Midtjylland地区Komitée II（丹麦中部地区道德委员会，第二委员会）的Videnskabssetiske Komitéer的批准。

我们使用了8个OPM传感器（美国科罗拉多州博尔德市FieldLine股份有限公司；一个传感器的尺寸：1.3×1.5×3 cm），它们在一个3D打印支架（7.8×9.4 cm）中以4×4阵列的形式隔开。这些传感器（第1代）的报告带宽为0–150 Hz，标称灵敏度为10–15 fT/√

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