마우스 뇌파(EEG) 실험 시스템 | PXIe-5516 기반 자극 신호 + 뇌전기 신호 동기 측정

응용 배경

생물 실험 시험에서 다양한 자극 신호 하에서 마우스 뇌파(Brain Wave)의 변화를 정확하게 캡처하는 것은 매우 중요합니다.

자극 신호는 다음을 포함합니다.

• 청각(Sound) 자극
• 시각(Visual) 자극
• 촉각(Tactile) 자극

이러한 자극은 다양한 방식으로 마우스의 신경 시스템에 영향을 미칩니다. 자극이 마우스의 행동과 신경 활동에 미치는 영향을 깊이 이해하기 위해서, 연구자는 마우스 뇌파의 변화 상황을 정밀하게 기록해야 합니다.

이 과정에서 자극 신호의 출력과 뇌파 신호의 기록은 반드시 높은 시간적 동기성을 유지해야 데이터의 정확성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.

본 시스템은 뇌과학 연구실에서 활발히 진행되는 자극-반응 패러다임 실험에 직접 활용 가능합니다.

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도전 과제

프로젝트 실행 과정에서 가장 큰 기술적 난점은 다음과 같습니다.

1. 자극 신호의 정밀 제어 + 뇌파 기록의 시간 동기

• 출력 아날로그 자극 신호(소리, 광 자극 등)
• TTL 트리거 신호
• 위 두 신호가 엄격하게 동기화 필요

2. 자극 신호의 형태 요구

• 고정 펄스 폭(Fixed Pulse Width)
• 무작위 주기 변화(Random Period)의 사각파(Square Wave)
• → 실험 결과의 신뢰성 및 재현성(Reproducibility) 보장

3. 장시간 신호 안정성

• 전체 시험 주기 동안 신호 안정성 매우 중요
• 미세한 변동도 데이터 정확성 영향

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솔루션

이 도전을 극복하기 위해 고객은 JYTEK의 고성능 SeeSharp® 측정 제어 플랫폼을 핵심 솔루션으로 선택했습니다.

플랫폼은 PXIe-2313 2슬롯 섀시 + PXIe-5516 다기능 데이터 수집 모듈로 구성되어, 복잡한 과학 실험을 위해 설계되었습니다.

시스템 구성

[실험 PC + SeeSharp]
        ↓
[PXIe-2313 썬더볼트3 2슬롯 휴대형 섀시]
        ↓
[PXIe-5516 다기능 DAQ]
   │
   ├── [AO: 자극 신호 출력]
   │      ├── 청각 자극 (소리)
   │      ├── 시각 자극 (광)
   │      └── 촉각 자극
   │
   ├── [TTL DIO: 동기 트리거]
   │      → 자극 시작 시점 마킹
   │
   └── [AI: 뇌파(EEG/LFP) 수집]
              ↓
       [뇌전극 → 마우스]
              ↓
   [SeeSharp 실시간 분석]
   ├── 자극 응답 곡선 (PSTH)
   ├── 자극 시점 정렬(time-locked)
   └── 행동 패러다임 데이터

 

 

핵심 특장점

1. 컴팩트 휴대형 섀시 (PXIe-2313)

• 2슬롯 풀하이브리드 PXI Express
• 썬더볼트3(Thunderbolt 3) 원격 연결
• 실험실 책상 위 자유 배치, 노트북 직접 연결
• 장시간·고강도 실험 조건에서 시스템 안정성 보장

2. 다기능 동기 측정 (PXIe-5516)

• 단일 모듈에서 AI + AO + DIO 모두 지원
• AI: 16채널 싱글엔드, 150 ppm 정확도
• AO: 2채널 16비트 동기 출력
• DIO: 24채널 TTL
• 자극 출력 + 트리거 + 뇌파 수집을 한 모듈에서 처리 → 하드웨어 레벨 동기

3. 고정밀·저노이즈

• 미세 뇌파 신호 (μV 단위) 정밀 캡처
• 자극 신호 출력의 정확성·안정성 보장

4. 무작위 주기 사각파 생성

• AWG 기능으로 사용자 정의 펄스 시퀀스
• 고정 펄스 폭 + 무작위 주기 사각파 출력
• TTL 동기로 자극 시점 정확히 마킹

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사용 제품

하드웨어

PXIe-2313 — 2슬롯 풀하이브리드 PXIe 썬더볼트3 원격 섀시

• 컴팩트 설계
• 노트북 연결 가능 (Thunderbolt 3)
• 실험실/이동 환경 최적

PXIe-5516 — 다기능 고정밀 DAQ 모듈

• 정확도: 150 ppm
• AI: 16채널 싱글엔드 아날로그 입력
• AO: 2채널 16비트 동기 아날로그 출력
• DIO: 24채널 TTL 디지털 I/O

소프트웨어

SeeSharp® — C# 기반 오픈소스 측정 제어 플랫폼

• 별도 라이선스 비용 없음
• 자극 시퀀스 프로그래밍
• 실시간 신호 분석 + 트리거 정렬
• MATLAB/Python 연동 가능

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적용 가능 분야

본 솔루션은 다음과 같은 신경과학·생체 실험에 활용됩니다.

• 마우스/래트 뇌파(EEG) 실험
• 국소장전위(LFP, Local Field Potential) 측정
• 자극-반응 패러다임 (시각/청각/촉각)
• 광유전학(Optogenetics) 자극·기록
• 이벤트 관련 전위(ERP) 측정
• 수면-각성 사이클 연구
• 간질(Epilepsy) 동물 모델
• 신경 활동 정렬(time-locked) 분석
• 행동 인지 실험 (조건화 학습)
• 약물 효과 평가 (CNS 약물 스크리닝)
• BCI(뇌-기계 인터페이스) 동물 실험

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왜 JYTEK 인가?

1. SeeSharp® 측정 제어 플랫폼
C# 기반 강력하고 사용하기 쉬운 개발 환경

2. 검증된 제품 신뢰성
장기간 시장 검증을 거친 안정적인 성능

3. 고정밀도 + 동기성
고정밀 동기 수집으로 까다로운 실험 요구 충족

4. 비용 효율성
해외 주요 브랜드 대비 우수한 성능 + 합리적 가격으로 연구 예산 부담 경감

5. POC(Proof of Concept) 서비스
도입 전 무상 검증으로 사양 적합성 사전 확인

6. 빠른 납기
프로젝트 일정 보장

7. 한국 직접 기술지원
제이와이텍코리아 엔지니어가 현장 대응 + 빠른 응답

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결과

정교하게 설계된 실험 프로세스와 소프트웨어 프로그래밍을 통해, JYTEK SeeSharp® 측정 제어 플랫폼은 다음을 성공적으로 해결했습니다.

• ✅ 신호 동기성 문제 해결
• ✅ 신호 안정성 보장
• ✅ 실험 데이터의 정확성·신뢰성 확보
• ✅ 후속 과학 연구의 견고한 기반 조성
• ✅ 휴대형 구성으로 동물실험실 공간 효율

본 사례는 JYTEK의 고성능과 신뢰성이 생물 실험과 신경과학 R&D에 강력한 지원을 제공한다는 것을 보여줍니다.