地面或参考连接不良会导致大振幅噪声，从而完全淹没电生理信号。噪音是宽带的，但在50/60Hz及其谐波下通常特别强
解决电生理记录中的噪音问题看起来就像黑魔法；在你找到一个解决方案之前，你常常会经历无数次的试验和错误，而即使是这样，这个解决方案也可能没有明显的效果，或者在另一天根本不起作用。然而，你遇到的任何噪音问题都有因果关系，而随机性的错觉是由噪音的多种可能原因造成的。了解噪音形成的原因可以让你以更系统、更有效的方式处理故障排查问题。
本系列将讨论一些常见的噪音问题的原因，以及识别和纠正它们的策略。
使用频谱分析识别噪音问题
许多噪声源产生特定频率范围的信号，因此识别噪声信号的频谱成分对于识别噪声源非常有用，在某些情况下，噪声问题无法消除，可以创建滤波器来消除噪声。噪声软件包括实时创建记录数据的摄谱仪的能力，允许您在不停止记录的情况下测试不同的解决方案，使故障排除更加快速和容易。请参见OmniPlex用户指南的12.3和12.4节，以获得实时创建二维和三维摄谱仪的更多信息。
当排除噪音时，最好查看原始的、未经过滤的数据。尽管许多噪声源产生的主要频率远低于您感兴趣的频率(特别是当记录 Spike)，他们的谐波仍然可能引起问题。识别问题噪声的主要频率可以更容易地识别源。
悬浮地面
目前为止，噪音问题最常见的原因是与不良的接地连接有关，当排除噪音问题时，应该首先检查接地。一个悬浮的地面将导致所有通道存在大振幅宽带噪声，因为所有的通道将作为一个“天线”，尽管特别强的信号可以呈现更显著，例如 50/60Hz 及其来自附近电线和设备的谐波。悬浮地面的常见原因可能是地线断裂、接地部位的电线松动（或头骨螺丝的螺丝松动）、使用离记录太远的接地点、电极或 headstage 上的断线/针脚或 headstage 故障。
悬浮参考将看起来类似于悬浮地面，因为悬浮参考收集到的噪声将添加到所有通道。相比之下，任何悬浮通道将仅限于受影响的通道。就像一个悬浮的地面，悬浮参考同样是由电气路径上的松散或断开连接引起的。悬浮通道通常是由电极本身的物理损坏或 headstage 的输入损坏造成的。
可能的解决方案：
如果有另一个 headstage 可用，试着更换它，以排除 headstage 的问题。如果问题仍然存在，请检查所有连接。如果您仍然能够接触到接地螺钉或地线，或参考点，则可以使用连续性测试仪来确保参考点和地有一个稳定的低阻抗路径；大多数 Plexon headstage 在 headstage 电缆的连接器旁边有两个裸露的焊锡垫，这些焊盘与地面相连，可以用于测试连续性。这些焊垫可用于在需要时提供接地的替代路径。如果基准是悬浮且不易固定的，则可将基准对地短路以消除引入的噪声。通过将 headstage 设置为 Plexon Digital Headstage Processor设备设置菜单中的"grounded referencing"，可以轻松将参考系在与 headstage内部的接地上：有关更多信息，请参阅 OmniPlex 用户指南的附录 D。如果您的地线损坏，但仍需要解决噪音问题，噪声软件提供使用记录通道作为数字参考，或者来自所有通道的平均信号或中位数信号或频道子集作为参考。有关设置数字引用的更多信息，请参阅 OmniPlex 用户指南第 14.2 节。
无线设备通过WiFi通信时产生的间歇性噪声。在这种情况下，噪声产生了振幅与记录的峰值相似的噪声
射频和电磁干扰
强电磁噪声源也会造成足够的噪音破坏你的记录。灯照会产生强烈的50/60Hz的噪音（荧光照明产生的镇流器特别可能导致问题），变压器和电线本身也会产生磁场。大多数电子产品（实验室计算机是罪魁祸首）的电源通常以两倍于电源频率（即100/120Hz）的功率频率产生更强的噪音，因为电源信号在转换为 DC 时会被纠正。电动机能产生特别深远的电场（冰箱和冰柜中的冷却泵是实验室中常见的噪声源）。手机和其他通信设备在与手机发射塔或其他设备进行通信时，通常会产生间歇性的高频噪声信号。也要注意建筑物中其他可能产生远距离影响的设备，如核磁共振扫描仪、微波通信设备、无线电发射机等。
记录区域被无意中放置得离墙上的电源管道太近了。由于高通滤波器，Spike 数据受到的影响最小，但局部场电位记录会受到影响。
可能的解决方案：
试着关掉灯，看看是否能减少50/60Hz的噪音。记录区域远离任何有源电子设备，变压器，电源插座和墙壁（可能有电源线的地方）。保持参考和接地电缆尽可能短，如果使用模拟 headstage，也尝试使用尽可能短 headstage cable，避免循环多余的 cable（环路产生电感并增加天线效果）。升级到数字 headstage 将消除 headstage cable 接收到的任何噪声，因为信号一旦数字化就不会受到噪声的影响。在记录区域不能远离噪音源的情况下，可能需要一个法拉第笼。请记住，法拉第笼应适当接地，以达到最有效的效果。
虽然最好尽可能去除线路噪声源，但噪声软件提供自适应线噪声过滤器，以尽可能少的消除 50/60Hz 噪音及其谐波对电生理信号的影响。有关如何启用过滤器控制面板中的线噪声过滤器的信息，请参阅OmniPlex 用户指南第 12.5 节。
记录区域被无意中放置得离墙上的电源管道太近了。在这里，由于高通过滤器，Spike Data受到的影响最小，但局部场电位记录将受到影响。
一个运动噪声的例子，拉扯headstage cable 导致在 Omnetics连接器的运动
运动噪声
从清醒且行为自由的动物身上进行记录会引入以运动噪声。这些噪声有三个主要原因：摆动的电缆产生的噪声，电极和 headstage 之间连接器的运动，以及受试者肌肉收缩产生的肌电图或噪声。只有在使用模拟 headstage 时才会看到摆动电缆噪声，因为信号到达数字 headstage 的电缆时已经数字化。不幸的是，即使使用了数字 headstage，在数字化之前，电极/headstage 连接器的运动和肌肉运动产生的噪声也会出现，因此仍然是一个问题。啮齿动物的肌肉运动噪声在啮齿动物中尤其常见，因为它们倾向于将食物储存在颊袋中，并随时随机开始咀嚼，也因为与它们的头部其他部位相比，它们强大的下颚肌肉的大小。在记录过程中，食物或液体奖励也会引起肌原性伪影，而这种伪影也可能由于接触到喂食器、液体输送装置或水瓶的任何导电部件而产生。
可能的解决方案：
强烈建议使用换向器。如果使用被动转向器，你会看到由于 headstage 和连接器之间的运动而产生的噪声，可以使用到主动转向器，这将减少动物头部的阻力，从而减少从动物身上的拖拽。
如果使用模拟 headstage 并且噪声是由于电缆摆动引起的，请尝试使用尽可能短的 headstage cable。电缆应足够长，以便在最远的位置也可舒适地与动物连接。如果电缆有太松，你可以试着在换向器上绕一圈，以收紧绳索。正如在射频和电磁干扰一节中提到的，回路会增加天线效应，但它通常比过度摆动更好。如果摇摆的电缆问题持续存在，考虑升级到 digital headstage。
良好的参考线可以减少肌肉噪声，但如果参考线在颌骨运动时移动，也会使噪声变大；您可以尝试打开或关闭参考，看看它是改善了信号还是使它变得更糟。如果实验允许，在记录前几小时尽量避免喂食实验动物。如果使用带有金属部件的水瓶或馈线与物体接触，请尝试使用接地线将这些部件接地。
即使 headstage 被严密屏蔽，所有通道都与地面相连，热噪声仍然存在。注意波动的“红噪声”分布。除非严重过热，为了可视化热噪声，频谱需要放大到较低的频率和非常低的振幅。
生理噪音
实验动物的心跳和呼吸也会产生噪声。虽然它们不太可能影响单电极记录，但可能会影响局部场电位和脑电图。此外，即使在急性麻醉准备中，肌原性噪声也可能由未镇静的实验动物的肌肉抽搐引起的。
可能的解决方案：
正确放置的参考，以消除大部分心脏和呼吸噪音。如果确实持续存在，可以独立记录心脏和呼吸信号（差分 headstage 非常适合此），因此，通过适当的滤波和缩放，信号可以在后处理中减去。最后，一个 notch filter 可以用于动物的心率或呼吸频率，尽管这并不理想，因为有几个原因：它会导致LFP或EEG数据丢失。在这些频率上，心跳和呼吸的变化会导致信号间歇性地通过滤波器泄漏，notch filter 本身会引起响铃或相位失真，这对某些类型的分析是有害的。有关设置陷波滤波器的信息，请参阅OmniPlex用户指南附录B中标题为 “Global Filter” 的部分。
如果从实验动物中可以看到任何可见的抽搐，或者如果在滚动数据中可以看到大的、间歇性的噪声，考虑对实验动物进行额外麻醉，但要注意不要导致过量。
热噪声
极少情况下，您能够消除所有其他噪声源，但您的信号仍将具有热噪声。这是由信号数字化（包括电极本身）之前，整个信号路径中的导体或半导体中的布朗运动引起的，并且由于布朗运动在每个位置都是独立的，因此不能通过参考将其移除或减少。幸运的是，只要你的设备没有过热，热噪声不太可能严重干扰电生理信号。
可能的解决方案：
确保电子产品通风良好，并放置在凉爽的环境中。
Plexon的销售和支持团队随时为您提供帮助
如果您遇到无法解决的噪音问题，请不要担心，Plexon 的销售和支持团队可以提供帮助！我们可以在info@plexon.com 或通过我们的网站上的在线支持请求功能联系到我们。