Программа для сбора, управления и анализа данных SutterPatch® 

 Программное обеспечение SutterPatch® — это полнофункциональное приложение для сбора, управления и анализа электрофизиологических данных для компьютеров под управлением Windows или Mac OS. SutterPatch поставляется в комплекте со всеми системами усилителей Sutter Instrument Patch Clamp Amplifier Systems. Программное обеспечение контролирует сбор данных, обеспечивает измерения в реальном времени для принятия решений во время эксперимента, отслеживает все параметры усилителя, записывает ход эксперимента и хранит набор до 600 параметров метаданных. Созданное на базе последней версии Igor Pro от WaveMetrics, Inc., ПО SutterPatch обеспечивает нативный доступ к мощным инструментам научного и инженерного анализа Igor.

Версия 2 программного обеспечения SutterPatch добавляет поддержку новой системы цифрового патч-усилителя dPatch®, а также имеет множество новых функций и улучшений пользовательского интерфейса, которые применяются и к семейству систем усилителей IPA. Мембранный тест и свободный прогон были усовершенствованы. Новые тройные ползунки и 2D-матричные регуляторы облегчают регулировку компенсации на панели управления усилителя.

Особое внимание было уделено интуитивно понятной навигации по большим наборам данных. Элементы управления, знакомые по программному обеспечению для электрофизиологии или приложениям в других областях, а также совершенно новые подходы облегчают поиск определенного раздела эксперимента.

Структурированная архитектура файлов данных была разработана таким образом, чтобы сохранять контекст каждого образца в рамках эксперимента. В начале эксперимента без особых усилий записывается множество параметров метаданных — по возможности автоматически, по желанию пользователя. Каждый параметр может быть просмотрен перед выполнением парадигмы или рутины.

Программное обеспечение SutterPatch поставляется с коллекцией образцов парадигм и рутин, которые облегчают настройку часто используемых экспериментальных сценариев.

SutterPatch предоставляет возможность анализа в режиме реального времени, который автоматически создает графики, такие как I-V кривые или график хода времени во время проведения эксперимента. Может быть показано до 8 графиков анализа, каждый из которых строится на основе 16 возможных измерений входных сигналов. Анализ включает среднее значение, наклон, время нарастания, частоту пересечения порога и т.д. Это облегчает принятие решений о дальнейшем ходе эксперимента.

Помимо анализа в реальном времени, SutterPatch поддерживает дальнейшую обработку после эксперимента для самых сложных процедур анализа. SutterPatch добавляет специфические для конкретного приложения возможности поверх обширного набора функций анализа, присущего Igor Pro. Уравнения и переменные облегчают использование более сложных алгоритмов как в рутинах, так и в парадигмах.

НОВИНКА от Sutter Instrument:

Динамический кламп - новая функция в программном обеспечении SutterPatch® и цифровом усилителе патч-клампа dPatch®.

Метод динамического клампа был впервые представлен в 1993 году как метод моделирования ионной проводимости в нейронах во время записи патч-кламп. Этот метод обычно включает в себя регистрацию мембранного потенциала клетки, передачу данных на компьютер, расчет соответствующего тока, который должен быть подан в нейрон, и отправку этого значения обратно на усилитель. Связь между компьютером и усилителем ограничивает скорость обновления расчетов динамического клампа. Более того, дополнительное оборудование и программное обеспечение, необходимое для динамического клампа, ограничивает его применение. Теперь для исследователей, заинтересованных в проведении экспериментов с динамическим клампом, доступно решение "все в одном" в виде бесплатного обновления программного обеспечения SutterPatch и усилителя dPatch.

Запатентованная цифровая архитектура системы усилителя dPatch обеспечивает идеальную платформу для динамического клампа. Усилитель dPatch работает на базе системы-на-чипе, которая обеспечивает параллельную обработку данных с помощью программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) и двух высокоскоростных процессоров ARM core. В этой архитектуре реализовано несколько сложных моделей динамического клампа. В каждой модели обновление значений приложенного тока происходит без связи между dPatch и компьютером. В зависимости от сложности модели, может быть достигнута частота обновления до 500 кГц.

Моделирование популяции каналов в мембране нейрона включает в себя моделирование кинетики механизмов закрытия канала. Кинетика этих каналов может быть смоделирована либо с помощью нескольких независимых вентилей, как в модели Ходжкина-Хаксли, либо с помощью многосоставной марковской модели. Для моделей типа Ходжкина-Хаксли dPatch обеспечивает до 16 отдельных затворов на моделируемый канал, с одновременной работой до восьми моделируемых каналов на одну предусилительную головку. Для моделей Маркова можно одновременно запускать до четырех 14-состоятельных моделей или восемь моделей с меньшим количеством состояний. Например, восемь моделей с 10 состояниями могут работать одновременно.

Значения, полученные из уравнений стробирования, затем используются для расчета тока, подаваемого на нейрон. Расчет тока может быть определен в терминах проводимости или проницаемости. Для моделей проводимости значение, определенное из расчетов стробирования, комбинируется с обратным потенциалом ионов, проходящих через моделируемые каналы, а также с проводимостью моделируемых каналов. Кроме того, значения проводимости каналов могут зависеть от напряжения. Для моделей проницаемости значение, определенное из расчетов стробирования, комбинируется с внутриклеточной и внеклеточной концентрацией ионов, проходящих через моделируемые каналы. Эти модели имитируют уравнения Голдмана-Ходжкина-Каца.

Программное обеспечение SutterPatch — это интуитивно понятное, полнофункциональное приложение для сбора, управления и анализа данных, предназначенное для работы на компьютерах под управлением Windows или Mac OS. SutterPatch поставляется в комплекте с усилителем dPatch. Пользовательский интерфейс динамического клампа предоставляет мощный механизм для загрузки моделей динамического клампа. Не требуется опыта работы со сценариями. Вентильные уравнения или переходы модели Маркова просто вводятся в виде текста и интерпретируются SutterPatch. Отдельные модели динамических клампов сохраняются в пуле и могут легко передаваться между пользователями. Кроме того, для начала работы пользователям предоставляется ряд образцов моделей, начиная от простой проводимости утечки и заканчивая 12-состоятельным натриевым каналом.

Резюме

Это бесплатное обновление программного обеспечения SutterPatch и усилителя dPatch представляет собой первое решение "все в одном" для исследователей, заинтересованных в проведении экспериментов с динамическим клампом.

Быстрая скорость обновления динамических клампов является результатом запатентованной цифровой архитектуры усилителя dPatch.

Поддерживаемые модели включают:

• модели проводимости в стиле Ходжкина-Хаксли
• модели проницаемости в стиле Голдмана-Ходжкина-Каца
• Марковские модели

Программное управление динамическим клампом в SutterPatch не требует написания сценариев.

ОСОБЕННОСТИ SUTTERPATCH

НОВИНКА: Поддержка всех систем усилителей Sutter Instrument Amplifier Systems, включая новую систему записи цифровых патч-клампов dPatch®.

Окно Scope Window обеспечивает интуитивно понятную и эффективную навигацию по вашим данным:

• Кнопки и ползунки управления масштабом
• Перетаскивание вдоль оси для увеличения масштаба
• Масштабирование с помощью колесика мыши
• Масштабирование с помощью маркграфа
• Полосы прокрутки
• Непрерывный и моментальный автомасштаб
• Отображение развертки, хода времени и конкатенации
• Новый 3D дисплей
• Уникальный навигатор обзора для панорамного просмотра и удобного перемещения внутри раздела данных
• Окно Paradigm Review обеспечивает быстрый доступ к отдельным рутинным данным

Мембранный тест отслеживает состояние клеток и другие параметры контроля качества:

• Типы волновых форм включают двойные импульсы, синусоидальные и треугольные последовательности и измерение мгновенного среднеквадратичного шума
• Одновременное отображение до двух сигналов усилителя или вспомогательных входных сигналов и формы сигнала команды
• Полностью настраиваемые параметры тестового импульса
• Усреднение импульсов
• Монитор звука

Рутины управляют сбором данных с применением или без применения командных осциллограмм:

• Пул образцов рутин с предварительно сконфигурированными парадигмами для многих распространенных приложений
• Регистрация сигналов от аппаратуры Sutter Instrument и вспомогательных входных сигналов
• Контроль и регистрация командного сигнала, подаваемого на ячейку
• Аналоговые и цифровые выходные сигналы контролируют периферийную и стороннюю информацию
• До 50 сегментов в каждом шаге для максимальной гибкости при формировании самых сложных форм командных сигналов
• Предварительно сконфигурированные формы сегментов, такие как синус, квадрат и чирп, для простого проектирования формы волны
• Шаблон формы волны позволяет "воспроизвести" записанный сигнал в ячейку или применить математическое выражение в виде формы волны.
• Измерения обеспечивают основу для анализа в реальном времени и позволяют принимать решения в ходе эксперимента

Парадигмы позволяют автоматизировать процесс и устранить предвзятость оператора:

• Sample Paradigm Pool с предварительно сконфигурированными парадигмами для многих распространенных приложений
• Настройка усилителя на воспроизводимые стандартные параметры
• Получение рутинных последовательностей позволяет проводить заранее спланированные эксперименты и минимизирует предвзятость оператора
• Управление потоком для интерактивного или автоматизированного принятия решений во время эксперимента
• Сочетание парадигм обеспечивает дополнительную гибкость
• Автоматическое создание макетов для стандартизированной документации

Редактор растворов позволяет отслеживать растворы и составы и поддерживает прямое управление переключателем растворов:

• Начальные условия и все изменения раствора автоматически записываются в метаданные
• Аналоговые или цифровые выходы управляют всеми распространенными переключателями растворов

Навигатор данных отображает весь эксперимент в виде древовидной структуры:

• Предварительный просмотр первого полученного сигнала
• Быстрый доступ к информации Paradigm Review, Reanalysis Scope, Metadata и Routine.

Анализ в режиме реального времени и в автономном режиме, включая обнаружение мини/синаптических событий и характеристику потенциала действия:

• Измерения, настроенные как часть рутин, создают графики в реальном времени
• Виртуальные сигналы предоставляют пользователю информацию, полученную из физических входных сигналов, математических уравнений, модификации сигнала или любой их комбинации. Фильтры высоких и низких частот, возможность включения усилителя и вычитание опорной развертки являются новыми в версии 2.
• Парадигмы могут получать доступ к измерениям для дальнейшего анализа в реальном времени
• Уравнения и переменные обеспечивают максимальную гибкость
• Обнаружение событий с помощью эффективного алгоритма, основанного на деконволюции
• Легкий экспорт данных в Microsoft Excel и другие программы электронных таблиц для совместимости с существующими процедурами анализа.
• Множество встроенных функций анализа Igor Pro

Поддержка режима мультиусилителя IPA:

• Можно подключить комбинацию из любых двух усилителей IPA® или Double IPA®.
• Поддерживается до 16 входных каналов

СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ SUTTERPATCH

ДЛЯ СИСТЕМ СЕМЕЙСТВА IPA

Минимальная конфигурация:

• Операционная система: Windows 10 (64-разрядная) или более поздняя, или MacOS: 10.11, El Capitan или более поздняя.
• Процессор: Двухъядерный i5
• Память: 3 ГБ
• Жесткий диск: 500 ГБ или больше
• Разрешение дисплея: 1024 x 768 (XGA)
• 1 доступный высокоскоростной порт USB 2.0

Рекомендуемая конфигурация:

• Windows 10 (64-разрядная) или более поздняя, или MacOS: 10.11, El Capitan или более поздняя.
• Процессор: Двухъядерный i5
• Память: 8 ГБ
• Твердотельный накопитель (SSD): 500 ГБ или больше
• Разрешение дисплея: 1920 x 1080 (FULL HD)
• 1 доступный высокоскоростной порт USB 2.0

ДЛЯ СИСТЕМ dPATCH

Минимальная конфигурация:

• Windows 10 (64-разрядная), или MacOS: 10.11, El Capitan или более поздняя версия.
• Процессор: Двухъядерный i5
• Память: 6 ГБ
• Твердотельный накопитель (SSD): 500 ГБ или больше
• Разрешение дисплея: 1024 x 768 (XGA)
• 1 доступный порт USB 3.0 SuperSpeed (на основной плате, не карта PCIx или аналогичный порт).

Рекомендуемая конфигурация:

• Windows 10 (64-бит), или MacOS: 10.11, El Capitan или более поздняя версия.
• Процессор: Двухъядерный i5
• Память: 16 ГБ
• Твердотельный накопитель (SSD): 500 ГБ или больше
• Разрешение дисплея 1920 x 1080 (Full HD)
• 1 доступный порт USB 3.0 SuperSpeed (на основной плате, не карта PCIx или аналогичный порт)

Система управления сбором данных SUTTERPATCH® и программное обеспечение для анализа: входит в комплект поставки всех систем усилителей Sutter Instrument Amplifier Systems.

Примечания:

Порты USB 3.0 совместимы со спецификациями USB 2.0 High Speed.

Более медленные "полноскоростные" порты USB 2.0, которые иногда встречаются на старых компьютерах с Windows или картах расширения USB, не поддерживаются.

Чтобы проверить наличие высокоскоростного USB 2.0 или USB 3.0 на компьютере с ОС Windows, обратитесь к разделу "Усовершенствованные" хост-контроллеры в Панель управления > Диспетчер устройств > Контроллеры универсальной последовательной шины. Поскольку нет никакой информации о привязке к физическим портам компьютера, а также может быть несколько версий USB-портов, необходимо проверить отдельные USB-порты на наличие высокоскоростного интерфейса USB 2.0/3.0. В качестве визуального индикатора порты USB 3.0 часто имеют синий цвет.

Концентраторы USB не поддерживаются. Дополнительные карты USB, даже если они формально соответствуют спецификациям High Speed или Super Speed, не рекомендуются. Они часто архитектурно оформлены как концентраторы USB и могут привести к прерывистым ошибкам передачи данных, которые трудно устранить.

Операционные системы, установленные в рамках программных платформ виртуализации, таких как VMware и Parallels, не поддерживаются.