大脑局部电位信号与呼吸的关系模型研究

由于脑电波信号由无数神经放电构成,使得研究大脑与生理动作刺激之间的关系极具挑战性。根据脑电波与呼吸之间的机理特征,该文采用小波变换分解并重构了局部电位信号的主要成分,采用主成份方法分析了与呼吸相关的脑电波主要成分,分析了子波段与呼吸的强弱关联关系与周期性关系。引入径向基函数神经网络方法辨识了脑系统的呼吸与局部电位信号关系模型。

基于压缩感知的局部场电位信号重构算法研究

研究局部场电位信号(Local Field Potential,LFP)的重构问题。依据传统的采样定理对LFP信号进行采样,将会产生庞大的数据量,为LFP信号的传输、存储及处理带来巨大压力。为降低LFP信号的采样速率,减少有效的采样样本,提出压缩感知的局部场电位信号重构的新方法。利用LFP信号在变换域上的稀疏性,通过随机高斯测量矩阵将LFP信号重构模型转化为压缩感知理论中的稀疏向量重构模型。仿真结果表明,采样速率为奈奎斯特采样速率的一半即可准确重构LFP信号,且正交匹配追踪(OMP)重建算法要优于基追踪(BP)重建算法;当选用离散余弦矩阵(DCT)作为稀疏表示矩阵时,信号在正交匹配追踪和基追踪两种重构算法下都有很高的重构精度。

经颅磁刺激模式差异性对大鼠工作记忆神经网络关联特性的影响研究

经颅磁刺激(TMS)技术因具有无痛无创和非侵入式等特点已被广泛应用于临床神经功能调控领域。工作记忆是重要的认知神经功能,但TMS对工作记忆功能的影响机制尚不清晰,且各模式TMS对认知功能的影响差异较大。因此,探究TMS技术对工作记忆(WM)的调控机制有重要的临床意义。首先,该文将成年Wistar大鼠分为空白对照(control)组、重复经颅磁刺激(rTMS)组、连续性Theta节律刺激(cTBS)组及间断性Theta节律刺激(iTBS)组;然后,利用在体多通道技术采集四组大鼠执行T迷宫工作记忆任务过程中前额叶皮层(PFC)的局部场电位信号(LFPs);最后,通过对比分析四组大鼠WM任务过程中的行为学差异、LFPs的相关性及LFPs网络连接特性等,探索不同模式经颅磁刺激技术大鼠WM中神经网络的影响。结果表明,刺激组大鼠达到WM任务“学会”标准所用时间均少于空白对照组(P<0.05);刺激组LFPs信号电极对间的相关性显著高于空白对照组;刺激组LFPs信号的网络连接密度显著增大(P<0.05)且全局效率显著增大(P<0.05)。因此,iTBS、cTBS及rTMS均能在一定程度上改善成年Wistar大鼠PFC中神经元集群之间的关联同步性,其中,iTBS的改善效果最为明显。该文为进一步探索经颅磁刺激技术对工作记忆的影响机制提供理论支持。