看见听见神经脉冲
萨塞克斯与图宾根大学PLOS Biology开源教学仪器：Arduino运行神经元模型，可感光、发声并连接小型网络。采用初代原版BOM和图文手册，附论文演示视频、18名学员实际装配证据及版本差异。
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PLOS Biology 2018
### 确认初代版本并清点零件
本页只对应Arduino Nano初代、2018手册与BadenLab固定源码。新版v3采用ESP32并有不同PCB、软件和许可，不能混买。清点PCB1、Nano套装1、母排2、电位器4、蜂鸣器1、BNC座5、按钮1、红LED2、光电二极管1、C1电容1、10k电阻2、47Ω电阻1、10Ω电阻1。电池路线与外置LED附件为可选。
原图来自Baden等Spikeling 2018手册与论文。论文图1/7及S1视频：CC BY 4.0；手册资料归档于BadenLab原MIT仓库，原许可全文见本页详情。图为原作者资料，非本站实测。
[论文与补充材料](https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2006760) · [原始图文手册](https://github.com/BadenLab/Spikeling/blob/05ed23187e42204304b7ff6d435eb4cd60a2c97c/Spikeling%20manual%20and%20exercises.pdf) · [MIT许可](https://github.com/BadenLab/Spikeling/blob/05ed23187e42204304b7ff6d435eb4cd60a2c97c/LICENSE)
### 先解决C1和紧固件差异
原XLSX与1-click写C1=1nF，装配照片却标1µF；这不是单位换写，必须核对目标模拟滤波电路后再焊。不要直接照图片取值。M3×6螺钉与螺母原XLSX/装配图各2枚，1-click各1枚，本页列各2枚并保留差异。图里未清晰指定的支撑脚/焊料不是已闭合的元器件BOM。
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### 制板、干摆与低矮元件焊接
使用原PCB/Eagle与Gerber文件，先对照插座孔距和连接器机械尺寸干摆。断电工作，按原装配图定位R1/R4=10kΩ、R2=47Ω、R3=10Ω，C1暂按上一章核实结果。母排按Nano每侧15针定位，避免用Nano插入后的热焊方式长时间加热主控。先矮后高是整理建议，原手册未规定唯一顺序。
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### 安装有方向的元件
原图以PCB文字朝上、元件在同侧观察，LED和光电二极管长脚指向图示下边缘；同时用器件数据表/PCB核极性，不能只依被剪短的引脚。按钮按图所示两孔检查未按时开路、按下导通。安装4旋钮、5BNC座和蜂鸣器，核对元件焊脚没有桥连。
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### 固定可选电池夹并检查背面
需要脱离USB工作时才装电池夹，使用M3×6螺钉2和M3螺母2；不要用9V直接接5V端。检查正反两面焊点、锡桥、冷焊、方向及供电短路，再插主控。可选打印LED夹不是主板必须结构件。原成品图用于外观参照，不代表本站已装配。
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### 安装与上传Nano固件
使用Arduino官方IDE和实际Nano/USB串口驱动，打开原Arduino/Spikeling工程。当前固定源码已启用SettingsArduino头文件、禁用SettingsESP；手册末段截图状态不同，以目标板和源码为准。先保持FastMode=0、Syn1Mode=1。选择实际Nano处理器/引导程序与串口，编译上传并保留日志；不同兼容板的bootloader需按其厂商文档核对。
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### 复位与首次点亮验收
四个旋钮先置中点，USB供电；按Nano自身复位键，不能把主板模式键当复位键。增大第4旋钮静态输入或用普通手电照光电二极管，观察LED闪烁和蜂鸣器点击。若没有反应，先核固件、供电、锡桥、冷焊和方向，断电后返修。本站未实物运行，图示为原作者结果。
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### 核对串口波特率和九列数据
原手册要求230400 baud，但固定源码SettingsArduino头文件的SerOutBAUD写234000，二者不一致。先统一固件与上位机参数并记录修改；不能直接认为这两个值完全相同。可按手册将固件常量设230400后重新上传，再用实际COM口连接；此修改方案未经本站实物测试。FastMode=0时源码当前输出9列：Vm、总输入电流、刺激状态、突触1、突触2、光电流、模拟输入电流、总突触电流、复位后微秒时间。每个示波窗口最多3通道，需多窗口看其余列。源码开头旧注释写8列/另一速率，实际输出段为9列；解析时以真实记录为准。
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### 演示电流、光输入和模式
先只改第4旋钮，比较输入变化和脉冲频率；再用手电做光开/关刺激，观察模式1的适应和不同模式的响应。模式按钮循环5种参数配置。红色Vm为模型变量，不是活神经元电极测量；静息约-70mV与阈值仅模型条件，不能当人体检测设备。每次实验保存旋钮位置、模式与照明条件。
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### 搭建可选外置光刺激
第二枚LED装在原BNC螺丝端子插头，核对极性，配BNC母母转接头/线与可选打印支架。端口1默认是刺激输出，频率用旋钮1调整；它与突触1输入共用端口，不能同时作输入输出。只有确定各端口角色后连接，严禁两个输出口互连。具体外部LED接法以原手册27页及原图为准。
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### 连接两个以上神经元模型
单板验收后再采购第二/第三台同版板，每增加节点按完整单板BOM倍增，BNC线按每条连接增加。端口4数字脉冲输出连另一台端口2突触输入，旋钮2设置正负增益；需用端口1作输入时改Syn1Mode=0并上传。初代5V TTL和0–5V模拟输入，不直接接不同电平新版。端口5是滤波PWM模拟输出，不是精密DAC。
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### 保存CSV、分析和复现档案
用log to file保存原始数据，再用原Python Notebook或Matlab脚本分析；Python路线无需购买Matlab许可。默认第9列为微秒时间，FastMode改变列数时必须调整解析。0.1ms是模型步长，不是实际采样间隔；用时间戳计算实测循环率，论文420Hz不得直接写作本次实测。原手册模型方程有排版错误（恢复项与下限符号），以可审查源码和Izhikevich论文为准。保存固件提交、C1核实记录、BOM、焊接照片、配置、数据与分析环境。
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