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光遗传学是神经科学中研究脑回路的重要技术，但传统光遗传系统采用系留式方式向脑部传递光信号，可能会妨碍自然行为。光电子技术的进步推动了用于光遗传学实验的无线光刺激器的发展，但已报道的大多数设备因结构复杂、灵活性不足而难以广泛应用，这也限制了它们在闭环系统中的集成。在此，我们开发了 BOWIe，这是一款由电池供电、重量轻的无线头戴式设备，用于啮齿动物光遗传学实验中的光刺激；其设计尤其注重简化与多种行为实验装置的集成，包括需要闭环运行的装置。BOWIe 基于蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy）系统级芯片，能够以较少的元件实现控制与通信功能，并可与基于 Arduino 的发射器配对，从而通过模拟或数字触发信号轻松集成到任何行为实验范式中。该设备支持两种光刺激模式：采用插芯耦合光纤，或采用 LED 神经探针，因此可根据材料供应情况或实验需求调整头戴式设备配置。我们还开发了一款易于使用的应用程序，以简化头戴式设备配对、刺激参数设定和实验方案设计。我们在两种行为范式中验证了 BOWIe，其中包括一项闭环实验：该实验使用计算机视觉、Bonsai RX 和 Deeplabcut Live 在线追踪行为参数，并在检测到特定事件时远程触发光刺激。BOWIe 的模块化设计及其与行为实验装置的灵活集成能力，使其成为适用于光遗传学在体实验的实用工具。
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BOWIe：用于自由活动啮齿动物闭环光遗传学实验的无线光刺激头戴装置
Patricia Silva、Margarida Falcao、Sara L Reis、Francisco Neves、Mafalda Abrantes、Tiago Pereira、Patricia Monteiro、Luis Jacinto
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doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.13.758187
Patricia Silva¹
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光遗传学是神经科学中研究脑回路的一项不可或缺的技术，但传统光遗传系统采用系留式方法向脑部传递光线，这可能会妨碍自然行为。光电技术的进步推动了用于光遗传学实验的无线光刺激器的开发，但由于构造复杂、通用性较低，大多数已报道的设备并未得到广泛应用，这也限制了它们与闭环系统的集成。在此，我们开发了 BOWIe，这是一款电池供电、重量轻的无线头戴式设备，用于啮齿动物光遗传学实验中的光刺激；其设计尤其注重便于集成到多种行为实验装置中，包括需要闭环运行的装置。BOWIe 基于低功耗蓝牙系统级芯片，能够以较少的元件实现同步控制与通信，并可与基于 Arduino 的发射器配对，从而通过模拟或数字触发信号轻松集成到任何行为范式中。该设备支持两种光刺激模式：使用套圈耦合光纤，或使用 μLED 神经探针，使用户能够根据材料可用性或实验需求调整头戴式设备。我们还开发了一款易于使用的应用程序，以简化头戴式设备配对、刺激参数设置和实验方案设计。BOWIe 在两种行为范式中得到了验证，其中包括一项闭环……
利用计算机视觉、Bonsai RX 和 DeepLabCut Live 开展实验，以在线追踪行为参数，并在检测到特定事件后远程触发光刺激。BOWIe 采用模块化设计，可灵活集成至各类行为实验装置，是一种适用于光遗传学在体实验的实用工具。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
已申报的资助信息
科学技术基金会（Fundação para a Ciência e Tecnologia）
2022.05228.PTDC
2022.14536.BD
2023.00604.BD
“la Caixa”银行基金会
LCF/PR/HR21-00410
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发布于 2026 年 10 月 19 日
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BOWIe：用于自由活动啮齿动物闭环光遗传学实验的无线头戴式光刺激装置
Patricia Silva，Margarida Falcao，Sara L Reis，Francisco Neves，Mafalda Abrantes，Tiago Pereira，Patricia Monteiro，Luis Jacinto
bioRxiv
2026.10.13.758187；
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https://doi.org/10.64898/2026.10.13.758187
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2026.10.13.758187；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.10.13.758187
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关键词：无线光遗传学 · 闭环神经调控 · 自由活动啮齿动物 · 头戴式光刺激器 · 行为实验
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.13.758187v1?rss=1