BEST ToolBox 脑生理记录及刺激工具箱介绍

BEST Toolbox(Brain Electrophysiological recording and STimulation Toolbox)是一个开源项目，旨在提高非侵入性脑刺激研究的客观性，可靠性和可重复性。它创建于2018年12月，专注于闭环实时脑状态依赖性脑刺激实验控制，现在将其功能扩展到神经调节的各种形式。BEST Toolbox是在GitHub上公开开发的。

为了促进非侵入性脑刺激（NIBS）研究的客观性，可靠性和可重复性，并使学生，研究人员和临床医生能够进行***的多模态NIBS研究，需要一种自动化但灵活的数据收集和分析工具。

BEST Toolbox 是一款易于使用的基于 MATLAB 的开源软件，具有强大的图形用户界面 （GUI），允许用户灵活地设计、运行、分析和共享多协议/多会话 NIBS 研究，涉及经颅磁、电和超声刺激（TMS、tES、TUS）与 EMG、EEG 和 fMRI 相结合。

BEST Toolbox通过与各种记录和刺激设备连接，以分析数据并实时设置刺激参数，从而实现闭环协议和实时应用。其不断增长的功能包括例如TMS motor hotpot搜索，自动运动阈值估计，运动诱发电位（MEP）和TMS诱发电位（TEP）的测量，剂量 - 反应曲线，配对脉冲和双线圈TMS，rTMS干预，实时脑电图触发刺激，并发TMS-fMRI等。

详情可访问 http://best-toolbox.org/   了解更多情况。

可参考文献：The Brain Electrophysiological recording & STimulation (BEST) toolbox.   

                   https://doi.org/10.1016/j.brs.2021.11.017

硬件接口

BEST Toolbox目前针对bossdevice firmware relase 2017b sync2brain进行了优化，这是一种数据处理和控制系统，作为Simulink©在高性能计算机系统上实现实时数据流，从各类主流EEG系统接收数字实时数据流。

此外，以下缓冲区的本机实现也是工具箱的一部分。

• FieldTrip Real-Time Buffer

您可以在github讨论论坛上咨询BEST Toolbox的开发人员，以解决特定硬件接口的问题。

输入输出接口及时间问题

1.1输入设备

bossdevice固件版本2017b和FieldTrip Real-Time Buffer反过来又允许BEST工具箱与各种硬件和流媒体平台接口。包括各类主流神经信号采集系统。

1.2输出设备

BEST Toolbox与MAGIC工具箱 (https://github.com/nigelrogasch/MAGIC)和NeuroFUS API (https://github.com/umair-hassan/neurofus-api) 与包括Magstim磁刺激，DuoMag磁刺激在内的主流磁刺激系统及NeuroFUS经颅超声刺激系统连接，并通过API来设置设备参数及交互控制。此外，它还可以触发任何可以接收TTL输入触发的刺激装置。

1.3导航设备

支持与红外光学神经影像导航定位系统结合通讯和记录用于TMS和TUS超声刺激器换能器的位置等信息，同时支持指导用户或兼容的磁刺激专用机器人系统（例如TMS-Cobot，Axilum）下一步将刺激设备放置在何处。

1.4 时间复杂度

同步处理及闭环刺激等实验涉及非常复杂的时间控制，BEST Toolbox兼容高精度设备和低精度设备，并为此提供了各类优化和控制。

协议设计模块

BEST Toolbox包括了协议设计模块，提供了几个高级功能来配置标准 NIBS 协议（特别是 TMS-EMG），例如热点搜索、阈值估计、刺激-响应曲线、兴奋性测量（例如，MEP、ERP 和 TEP），以及皮质内和皮质间相互作用（成对脉冲和双线圈协议）。下面是一些最常用的协议函数。

1. Hotspot search

2. Threshold estimation

3. MEP stimulus-response curve

4. MEP measurement

5. TEP measurement

6. rTMS interventions

7. ERP measurement

8. Resting-state EEG measurement

9. Concurrent TMS-fMRI

10. TUS parameter planning

其中TUS参数设置部分，BEST toolbox支持用户确定和正确设置聚焦经颅超声刺激 (TUS) 实验所需的多个相互依赖的超声参数，并相应地配置 NeuroFUS Pro经颅超声刺激系统（BrainBox，UK）