大脑皮层运动区神经元群建模及神经振荡机制研究

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神经生理机制分析已经成为神经康复医学领域的研究热点。运动控制相关皮层生理机制研究在脑卒中病理机制探究和康复状态评价等方面具有重要的意义。本文根据静态握力下大脑皮层运动区脑电信号的特征,通过构建神经元群模型获得与实测脑电具有拟合特征的仿真信号,分析具有生理学意义的模型参数与大脑皮层运动区生理机制的联系,从计算神经模型角度探究大脑皮层运动区神经振荡的机制。本文的主要研究工作包括:(1)单通道神经元群建模及alpha节律变化特征分析。首先,引入基本单通道神经元群模型作为大脑皮层运动区的仿真模型,并分析模型参数对仿真信号alpha节律功率特征的影响。然后,分析不同被试者在不同静态握力下皮层运动区脑电信号alpha节律的功率特征差异。最后,通过实测脑电信号与模型仿真信号alpha节律平均功率的特征拟合,实现神经元群模型的参数辨识,验证模型仿真信号与实测信号功率特征的变化一致性,并进一步探究大脑皮层运动区alpha节律变化的生理机制。(2)单通道异频耦合神经元群建模及theta-gamma节律相位-幅值耦合特征分析。首先,构建相位-幅值耦合神经元群模型作为大脑皮层运动区的仿真模型,并分析模型参数对模型仿真信号theta-gamma节律相位-幅值耦合强度的影响。然后,分析不同被试者在不同静态握力下皮层运动区脑电信号theta-gamma节律的相位-幅值耦合强度。最后,通过实测脑电信号与模型仿真信号theta-gamma节律相位-幅值耦合强度的特征拟合,验证仿真信号与实测信号相位-幅值耦合强度特征的变化一致性,并进一步探究大脑皮层运动区theta-gamma节律相位-幅值耦合的生理机制。(3)耦合双通道神经元群建模及beta节律双向耦合特征分析。首先,构建双通道神经元群模型,通道1与通道2分别作为皮层运动区和感觉区的仿真模型,并分析通道间耦合系数对通道间耦合强度的影响。然后,分析不同被试者在不同静态握力下不同频段不同方向上运动区与感觉区之间的耦合强度。最后,通过实测脑电信号与模型仿真信号在不同通道间beta节律双向耦合强度的特征拟合,验证实测与仿真信号耦合特征的变化一致性,并进一步探究大脑运动区与感觉区之间的耦合机制。
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