检索结果-南通市图书馆

作者：李振江山东师范大学

学位级别：硕士

越来越多的实验室已经开始从事脑机接口（brain computer interface, BCI）的研究，主要目的是为患有严重运动障碍的人提供一种运动或者与外界交流的能力。早期的脑机接口主要是面向运动和面向感觉功能两个方面。为了实现脑机接口，神... 详细信息

越来越多的实验室已经开始从事脑机接口（brain computer interface, BCI）的研究，主要目的是为患有严重运动障碍的人提供一种运动或者与外界交流的能力。早期的脑机接口主要是面向运动和面向感觉功能两个方面。为了实现脑机接口，神经信号采集系统是其中最重要的一个环节。神经信号采集器是制约脑机接口发展的关键因素，它的性能优劣几乎最终决定了脑机接口设备的好坏。脑电信号采集系统在传统的监控、诊断和治疗脑部神经疾病方面扮演了极为关键的角色。传统的动物脑电信号采集系统，由于其设备大型化、电磁屏蔽箱的存在限制了动物的活动，同时外部屏蔽设备同样会影响动物行为，从而会对动物正常的认知活动脑电信号产生影响。目前国内外许多厂家生产的各种脑电采集仪器，在精度和抗干扰方面能很好的满足医疗康复的研究需求，但是它们大都有结构复杂，操作困难，体积庞大，移动不便，价格昂贵等缺点。针对以上缺点，本文主要提出了一种无线实现多通道局部场电位信号采集系统的设计方案，为以后脑机接口系统的研究打下了良好的基础。移动采集困难是当前大多数局部场电位信号采集系统存在的最大缺陷。本文中提出了一种新颖的便携式的局部场电位信号（Local field potential, LFP）采集系统的设计方法。该系统是以Cortex-M3为核心的STM32W为控制器，该控制器集成了2.4GHz以IEEE802.15.4为协议标准的无线传输模块。系统具有单电源供电，体积小，放大倍数高，输入阻抗高等优点。而且，还具有双通道同时采集的特点。为了实现大数据量的传输，减小无线信道传输压力和降低功耗，数据压缩也同时被采用。通过对各模块进行仿真测试，仿真结果与测量结果比较吻合，符合预期。该无线脑电信号采集系统的设计中，主要由前端模拟和后端数字两部分组成。前端模拟电路采用仪表放大器对采集到的微弱脑电信号进行放大，通过射频滤波电路滤除几乎所有的高频干扰，再通过高低通滤波器降低噪声信号的引入。数字无线部分实现了从模拟信号到数字信号的采集和数字信号的无线发送。实现的硬件主要包括外部高速AD采集芯片和STM32W108微控制芯片。微控制芯片主要进行数据的处理和数据的无线发送。采用的AD芯片为Analog公司生产的AD7912，它的有效位数为10位，具有高速传输，低功耗，双通道连续逼近等特点，最高的数据传输速率可以达到1MSPS。对采集到的信号在上位机上利用LABVIEW软件进行显示，并做相应的分析处理。

关键词： STM32W 局部场电位双通道无线采集数据压缩

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基于自适应滤波的局部场电位响应特征分析

基于自适应滤波的局部场电位响应特征分析

作者：刘加加郑州大学

学位级别：硕士

从神经电信号中提取出与刺激相关的神经元响应信号对于大脑信息处理机制和脑机接口研究都有着十分重要的意义。然而，由于微电极阵列胞外方式采集的神经信号幅值较小，易受噪声的干扰而产生畸变，尤其在局部场电位信号表现出极强的非平... 详细信息

从神经电信号中提取出与刺激相关的神经元响应信号对于大脑信息处理机制和脑机接口研究都有着十分重要的意义。然而，由于微电极阵列胞外方式采集的神经信号幅值较小，易受噪声的干扰而产生畸变，尤其在局部场电位信号表现出极强的非平稳性、非高斯性和非线性，使得局部场电位中神经元响应信号的提取具有极大挑战。因此，研究局部场电位信号的噪声抑制方法，提高信号的信噪比是基于局部场电位神经信息处理的关键环节和核心问题之一。本文在深入分析局部场电位及其统计特性的基础上，重点研究了局部场电位中与刺激相关神经元响应信号的自适应提取算法，并在此基础上分析了动物典型状态下神经元响应特征。主要研究结果如下： 1:分析了局部场电位的产生机制，给出了局部场电位信号的统计特性，研究结果表明微电极阵列胞外采集技术获得的不同通道局部场电位波形之间具有较高的相似性，而且自发状态下信号的能量随着频率的增加是呈下降趋势的，信号能量主要集中在低频，并具有典型的非平稳特性。 2:分析了神经电信号中的噪声类型及其来源，并在基础上将虚拟参考技术引入到了局部场电位信号去噪中，分析了差分参考技术和共同平均参考技术在局部场电位中神经元响应信号提取中的可行性和存在的问题，研究结果表明，虚拟参考技术在局部场电位信号去噪中是可行的，而且与差分参考技术相比，共同平均参考技术更有效。 3:针对虚拟参考技术在局部场电位去噪中存在的问题，将自适应滤波理论和虚拟参考技术进行了有机结合，并提出了四种自适应滤波器参考通道的设计方法，用实测数据进行了验证。结果表明，无论从时域还是频域，这四种算法都可以提高局部场电位信号的信噪比，但是相比之下，基于权重平均参考技术的自适应滤波器的去噪效果最好。 4:分析了大鼠三种典型状态，即安静凝视、探索、咀嚼的局部场电位响应特性。针对这三种典型状态的局部场电位响应特性，提出了两种具有显著差异的神经元响应特征，并利用这两种神经元响应特征，基于贝叶斯估计理论对大鼠活动状态进行了解码分析，为大脑信息处理机制的研究进行了有意义的尝试。

关键词：微电极阵列局部场电位自适应滤波虚拟参考技术贝叶斯解码算法典型状态分析

经颅磁声电刺激对新皮质神经元局部场电位影响的研究

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经颅磁声电刺激对新皮质神经元局部场电位影响的研究

作者：高昕宇河北工业大学

学位级别：硕士

静磁场和超声波共同作用下,通过产生的感应电场及超声效应作用于脑组织进行神经调控,该方法为经颅磁声电刺激(transcranial magneto-acoustic electric stimulation,TMAES),其具有较好的空间分辨率和穿透深度,有望成为研究神经类疾病的... 详细信息

静磁场和超声波共同作用下,通过产生的感应电场及超声效应作用于脑组织进行神经调控,该方法为经颅磁声电刺激(transcranial magneto-acoustic electric stimulation,TMAES),其具有较好的空间分辨率和穿透深度,有望成为研究神经类疾病的重要手段。本文旨在研究TMAES对神经元局部场电位(local field potentials,LFPs)的影响,探寻最优TMAES方案,以期为临床治疗提供参考。本文首先对TMAES的作用机制进行系统分析,计算了磁声电效应产生的感应电场,探讨了超声波空化效应及力学机械效应对神经元的作用机制;搭建及优化了经颅磁声电刺激及大鼠颅内声压检测平台,建立了不同聚焦超声强度下大鼠颅内声压与幅值信号间的关系,为后续实验中TMAES参数的计算提供了参考。将大鼠进行了T迷宫行为学实验,统计分析发现不同刺激参数对大鼠神经网络执行工作记忆任务时可引发积极作用或抑制作用。因此进一步设置了TMAES实验,利用多通道神经元信号采集技术记录不同参数刺激下大鼠的LFPs。通过预处理、陷波滤波、FIR滤波得到与工作记忆相关的γ频段LFPs,采用互信息分析方法对LFPs进行分析,当磁场强度、超声强度幅值一定时,0.5MHz作用下平均互信息值最高且标准差最小,即神经间信息交互最明显,则选用0.5MHz作为超声频率;通过对比三种不同状态静磁场及不同超声强度下的刺激效果发现,静磁场为0.1T时,超声强度幅值约为49 W/cm时,平均互信息值最大且标准差最小,即可最大程度激发神经元间的信息交流,可视为TMAES最优参考刺激值方案。最后本文还重构了大鼠新皮质神经元模型,搭建由多个神经元构成的神经元簇模型,仿真分析了TMAES下神经元簇模型的放电方式和LFPs发放节律,结果显示,刺激模式的不同会引发神经元放电模式的改变,从而影响神经元簇系统内信息编码过程;且处于采集信号的电极丝附近神经元越密集,外界刺激后对LFPs的影响效果越好,进一步说明了磁声电效应及超声效应可引发神经元的兴奋性。综上所述,TMAES可增加神经元间的信息交互,也可抑制这种交流,因此可通过静磁场与超声耦合的刺激方式,根据所需的刺激效果对刺激参数进行设定,以达到相应的实验目的。

关键词：经颅磁声电刺激新皮质神经元局部场电位 γ频段互信息

时变自回归模型在清醒大鼠局部场电位特征分析中的应用

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时变自回归模型在清醒大鼠局部场电位特征分析中的应用

作者：陈静雅郑州大学

学位级别：硕士

初级视觉皮层（V1区）是非常重要的视觉区域,深入分析V1区信号的响应特性对对于人们理解啮齿类动物的视觉通路和视觉通路在视觉认知方面的作用有重要的意义。同步和去同步状态是清醒大鼠脑活动的两种典型状态,分析不同状态下局部场电位... 详细信息

初级视觉皮层（V1区）是非常重要的视觉区域,深入分析V1区信号的响应特性对对于人们理解啮齿类动物的视觉通路和视觉通路在视觉认知方面的作用有重要的意义。同步和去同步状态是清醒大鼠脑活动的两种典型状态,分析不同状态下局部场电位（LFP）的时频特性差异是解析大脑神经信息处理机制的基础。时频分析可以作为研究局部场电位时频域信息的有效手段。传统的时频分析方法由于时频分辨率低或是正确性低等问题并不能提供较高的分析精度,不能准确区分同步与去同步状态下局部场电位信号的能量变化。因此,基于时变自回归（TVAR）模型结合卡尔曼滤波算法的实时频谱分析方法逐渐受到学者们青睐。基于此,本文针对清醒大鼠同步状态与去同步状态下局部场电位信号的非线性特征,基于时变自回归模型与卡尔曼滤波算法实现时频分析,并与基于短时傅里叶变换和小波变换方法时频分析对比,验证了其优越性。主要研究内容如下： 1.动物实验与信号特征。进行慢性植入手术并采集与记录了清醒LE大鼠V1区的局部场电位信号,分析了同步与去同步状态下局部场电位信号的特征。最后根据常用分析方法研究了局部场电位信号特征,为研究局部场电位信号时频特性奠定了先验知识基础。 2.传统实时频分析方法研究。首先研究基于短时傅里叶变换（STFT）方法的实时频谱分析,受“测不准原理”限制,STFT方法的实时频分析不能同时给出精度较高的时频分辨率;基于小波变换的时频分析可以提高时频分辨率,但是小波基函数的选择较为困难,且由于其相位信息的局部性而造成了时频分析正确性的降低。 3.局部场电位状态空间模型的建立。为了提高动态频谱分析精度,引入了TVAR模型频谱分析方法,建立了状态空间模型,并用卡尔曼滤波实现参数的迭代更新,与传统最小二乘法进行对比,卡尔曼滤波算法实现了最优模型估计,其估计误差与估计误差方差都较小。 4.实时频谱分析方法效果的对比。研究了基于TVAR模型结合卡尔曼滤波算法的实时频谱分析与基于STFT方法和小波变换方法实时频谱分析的对比,分析了三种方法的分辨率、对于局部场电位的显著性差异和相关系数。结果表明,基于TVAR模型结合卡尔曼滤波算法的时频分析的时频分辨率高,能够区分出同步与去同步状态局部场电位的显著性差异,且相关系数最高。因此,基于TVAR模型的方法在对局部场电位进行时频分析时更具有优势。

关键词：局部场电位 TVAR模型短时傅里叶变换小波变换时频分析

基于Hilbert-Huang变换的局部场电位响应调谐特性研究

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基于Hilbert-Huang变换的局部场电位响应调谐特性研究

作者：张晓娜郑州大学

学位级别：硕士

初级视觉皮层(V1区)是大脑皮层处理视觉信息的第一站,深入分析V1区信号的响应特性对视觉信息处理机制的研究具有深远意义。在该领域的研究大都基于动作电位(spike)和局部场电位(LFP)两种信号。然而spike在检测时易受噪声干扰而造成漏检... 详细信息

初级视觉皮层(V1区)是大脑皮层处理视觉信息的第一站,深入分析V1区信号的响应特性对视觉信息处理机制的研究具有深远意义。在该领域的研究大都基于动作电位(spike)和局部场电位(LFP)两种信号。然而spike在检测时易受噪声干扰而造成漏检和误检等问题,严重影响后续分析。因此基于LFP响应特性的研究逐步受到学者们的亲睐。已有研究表明LFP中携带视觉刺激的基本特征等信息,然而对于LFP中具有特征调谐作用的频带范围却没有达成共识。因此准确提取LFP响应频带对进一步从LFP分析视觉皮层信息处理机制奠定了基础。据此,本文针对LFP信号的非平稳性,基于希尔伯特黄变换(HHT)提取其响应特征频带,研究了其对空间频率和朝向刺激特征的响应调谐特性,并与小波变换进行了对比。主要研究内容如下： 1.信号采集与信号分析。采集并记录了麻醉LE大鼠V1区的spike和LFP信号,研究了LFP信号的特征及常用分析方法,为研究LFP特征调谐性能奠定了先验知识基础。 2.基于小波变换研究LFP的响应调谐特性。运用小波分解提取LFP的响应频带Gamma频带,研究了Gamma频带对空间频率和朝向视觉特征的响应特性,并且与同一电极记录到的spike信号进行了对比。结果表明Gamma频带能量对不同视觉刺激特征具有不同的响应,与spike信号的调谐特性具有较好一致性。但是,小波变换结果依赖于小波基函数的选择,这是小波变换分析信号的难点和缺点所在。 3.基于HHT方法研究LFP的响应调谐特性。该方法对LFP的整个频带的调谐性能都进行了研究,而不局限于对LFP局部频带的研究。首先将LFP分解为若干固有模态分量(IMF),据此分析了各阶固有模态分量对空间频率和朝向视觉刺激的响应调谐特性。结果表明：相比其他IMF,第二阶固有模态分量对视觉刺激特征的调谐特性最强,并且与spike信号的调谐特性具有较好一致性。该方法避免了传统小波算法寻找合适小波基的麻烦,更加准确的给出了响应特征,为LFP信号的特征提取及后续研究提供了有效手段,具有较高的推广价值。 4.对基于小波变换和HHT两种方法得到的结果进行对比,分析了两种方法对空间频率和朝向光栅刺激的调谐性能。结果表明基于HHT方法得到的调谐指数的均值高于小波变换。因此,基于HHT方法在LFP响应频带特征提取上更有优势。

关键词：局部场电位希尔伯特黄变换小波变换固有模态分量调谐特性

功能磁共振BOLD信号低频振幅与局部场电位振幅的关系研究

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功能磁共振BOLD信号低频振幅与局部场电位振幅的关系研究

作者：乔羊杭州师范大学

学位级别：硕士

本研究主要是关注静息状态下血氧水平依赖(BOLD)信号低频振幅的电生理神经机制,采用同步记录多电极点局部场电位(LFP)与功能磁共振成像的方法,记录大鼠纹状体位置的药理性变化。通过向大鼠脑的腹侧被盖区注射药物进行调制,我们发现了 B... 详细信息

本研究主要是关注静息状态下血氧水平依赖(BOLD)信号低频振幅的电生理神经机制,采用同步记录多电极点局部场电位(LFP)与功能磁共振成像的方法,记录大鼠纹状体位置的药理性变化。通过向大鼠脑的腹侧被盖区注射药物进行调制,我们发现了 BOLD信号的低频振幅在纹状体位置有着显著地变化,而且这个变化与我们在纹状体位置测量到的LFP振幅变化趋势是相关的。我们首先选取了电极顶点位置通道和顶点周围体素作为ROI,测量了在同一位置的不同信号间的关系,结果发现,在受到药物调制后,BOLD信号低频振幅与LFP的γ频段的振幅出现了显著相关。这说明BOLD信号的低频振幅与γ频段的电活动在受到刺激时存在一种较强的耦合的关系。之后,通过划定药物调制影响最大的区域作为R0I,发现了 θ与α频段的LFP振幅与BOLD信号的低频振幅有负相关,然而在γ频段上却是正相关,这一现象在植入电极位置的同侧与对侧均能发现。这些结果某种程度上可以说明,不同频段的LFP振幅对于BOLD信号低频振幅的波动有着不同的影响,而这种不同的影响可能正是BOLD信号低频振幅生理机制的一个侧面。

关键词：血氧水平依赖局部场电位药物调制同步记录

基于单通道局部场电位的小鼠睡眠自动分期研究

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基于单通道局部场电位的小鼠睡眠自动分期研究

作者：章文亮浙江大学

学位级别：硕士

睡眠是生物体的基本生理功能。其基本神经机制及其与神经疾病之间的关系仍未明晰。为了睡眠的研究及临床诊断,精确的睡眠分期是必不可少的。经典的睡眠分期是研究人员结合软件与经验来共同判断,精确的无需人工检视的自动睡眠分期方法来... 详细信息

睡眠是生物体的基本生理功能。其基本神经机制及其与神经疾病之间的关系仍未明晰。为了睡眠的研究及临床诊断,精确的睡眠分期是必不可少的。经典的睡眠分期是研究人员结合软件与经验来共同判断,精确的无需人工检视的自动睡眠分期方法来辅助睡眠研究和睡眠疾病的治疗是急需的。精确的自动睡眠分期方法不仅能够减轻临床医生分析大量的睡眠数据的负担,而且也能够让低功率、高精度的可穿戴式睡眠监测设备落地成为现实。因此,在本文中,我们提出和实现了一种基于单通道局部场电位（local field potential,LFP）的高精度睡眠自动分期方法。本文主要的工作包括以下:首先,基于单电极的小鼠前额叶皮层局部场电位信号采集系统的搭建。本文采用Blackrock公司研发的cerebus神经生理信号采集系统,配置数据采集参数,实施以小鼠为模型的单电极慢性采集实验,采集睡眠LFP信号。第二,完成了对单通道LFP数据的离线TQWT小波分解,提取7个基于小波分解sub-bands的能量特征,利用核密度估计和皮尔逊相关系数法分别对小波域的子带特征做了定性和定量分析,从而从统计学意义上评估特征的可靠性。最后,本文利用级联的随机森林集成学习分类器根据TQWT小波分解特征对睡眠状态实现了自动分期。实验结果表明,本文设计的睡眠自动分期算法对小鼠的慢波睡眠（SWS）,清醒（Wake）,和快速眼动睡眠（REM）三种不同的状态分别实现90.8%,90.6%和88%的分类精度,总体精度也可以达到89.6%。本文的结果表明,基于单通道LFP的集成学习算法可以用于睡眠自动分期系统的实现,是一种比较先进的算法。为后期的实时脑机接口提供新的方法和工具。

关键词：睡眠分期局部场电位可调Q因子小波变换集成学习

基于鸽OT区神经元局部场电位信号的字符重建研究

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基于鸽OT区神经元局部场电位信号的字符重建研究

作者：刘丽君郑州大学

学位级别：硕士

由视网膜或视神经等视觉系统病变导致的视觉丧失已经成为影响人类生活质量最为严重的一种残疾。视觉假体的研究使视网膜、视神经和视觉皮层病变与损伤所造成失明的视觉修复成为可能。在视网膜或视神经假体的动物模型研究中,目前主要通... 详细信息

由视网膜或视神经等视觉系统病变导致的视觉丧失已经成为影响人类生活质量最为严重的一种残疾。视觉假体的研究使视网膜、视神经和视觉皮层病变与损伤所造成失明的视觉修复成为可能。在视网膜或视神经假体的动物模型研究中,目前主要通过动物行为反馈的方式进行刺激效果的评估,缺乏直接的量化评估方法,因此,开发一种能够在视觉系统刺激部位下游进行信息重建的方法对视觉假体刺激效果的评估具有重要意义。本文提出了一种通过在鸽子视顶盖（optic tectum,OT）采集神经元集群响应信号进行视觉信息重建的方法。采用微电极阵列记录了字符刺激下的多通道局部场电位信号（LFP）,提取了局部场电位信号的特征,构造了重建模型,重建了刺激的字符图像。本文主要工作及研究结果如下:（1）获得了用于重建的神经元集群响应数据。在鸽子OT区植入了微电极阵列,采集了LFP信号,滤除了LFP信号的工频和肌电干扰。采用棋盘格实验测定了鸽子OT区感受野的位置,以此确定了视觉刺激播放的位置。设计了字符图像依次移动播放的方案,克服了电极所采集的信号所对应的感受野不能覆盖整张图像的问题。（2）确定了表征字符刺激信息的局部场电位信号特征。通过信息论的方法对局部场电位相位、幅值特征携带的信息量进行了比较,发现相位特征所携带的信息大于幅值特征所携带的信息。幅值在频率点43Hz,54Hz,62Hz,以及74Hz处所携带的信息最大,相位在频率点74Hz,105Hz,144Hz以及175Hz处所携带的信息最大。另外,幅值的主要携带频带集中在35Hz-100Hz之间,大于100Hz频带携带的信息比较少,相位在100Hz以后还携带信息。通过重建正确率比较了不同特征结合方式对重建性能的影响,从中发现将相位进行非线性映射的特征以及相位和幅值联合的特征用于重建字符图像刺激具有较高的正确率。（3）确定了通道,特征开始时间,特征截取时间长度等重建的特征参数。发现影响重建性能的因素有特征所处频带,特征所在通道,特征数据截取开始时间,特征数据截取时间长度。分析特征所处频带因素影响,发现当频率带包含70-110Hz时,重建的正确率大于0.96,用幅值特征在100Hz以后所重建的正确率小于相位特征所重建的正确率。分析通道因素影响,发现当通道数量大于2时,重建的正确率开始趋于饱和。分析开始时间因素影响,发现在刺激开始后的10ms内,神经元响应中已经包含了外界刺激信息。分析数据时间长度因素影响,发现当数据时间长度大于0.17s时,重建正确率趋于饱和。（4）设计了重建模型,实现了字符图像的重建。设计了基于逻辑线性回归和KNN两种重建模型进行重建,并比较了两种模型重建质量的差异,发现无论使用哪一种特征,两种算法重建正确率都达到了0.93以上。对于字符图像重建,KNN重建的正确率大于逻辑回归重建的正确率。使用相位进行非线性映射的特征以及相位和幅值联合的特征,逻辑回归算法的正确率达到了0.96以上。这个研究结果表明,对于重建字符图像,用简单的算法模型就可以重建的很好。从算法的比较中也进一步说明了找出优秀特征组合方式的重要性。本文最后对模型的通用性进行了验证,发现本文中构造的字符重建模型可以用任意字符训练得到的重建模型重建其他字符。

关键词：视顶盖局部场电位字符图像特征选取重建

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基于局部场电位的脑机接口技术研究

基于局部场电位的脑机接口技术研究

作者：周立浙江大学

学位级别：硕士

脑-机接口（Brain-Computer Interface, BCI）是基于脑电信号实现脑与计算机或其他电子设备通讯和控制的系统。脑机接口技术研究对神经科学的发展具有重要意义,在医学临床上具有重大应用价值。与特定运动行为相关的脑电信号特征的提取... 详细信息

脑-机接口（Brain-Computer Interface, BCI）是基于脑电信号实现脑与计算机或其他电子设备通讯和控制的系统。脑机接口技术研究对神经科学的发展具有重要意义,在医学临床上具有重大应用价值。与特定运动行为相关的脑电信号特征的提取与识别是脑-机接口研究中的关键之一。本文对不同大鼠前肢运动行为条件下局部场电位的时域、频域特征开展研究,对促进脑机接口技术研究具有重要意义。本文首先开展了大鼠压杆饮水自发行为实验研究。在大鼠初级运动皮层前肢运动区植入自制的多通道微电极,连续采集大鼠初级运动皮层的局部场电位,以压杆闭合脉冲信号为基准分割场电位数据段,统计分析大鼠压杆行为的场电位特征,建立基于局部场电位的压杆行为识别方法。其次,开展了自由活动大鼠诱发行为实验。以笔挑手、针扎、惊吓等人工方式诱导大鼠的前肢产生多种特定的运动行为模式,应用模板匹配等多种模式识别技术对与特定前肢运动行为相关的场电位信号进行识别,并进一步对局部场电位与肢体运动相关的机制展开研究。研究发现,运动皮层内的局部场电位在大鼠肢体运动时,出现低频一高幅波形,高幅场电位波与记录电极的位置及肢体的运动行为相关。波形的正负与肢体的运动方向相关,幅值与肢体用力大小有关。在压杆行为时的局部场电位呈低频高幅负向-正向波形,依据阈值准则从局部场电位信号检测压杆行为的检出率为80%。应用模板匹配法对诱发前肢运动行为的识别率达到了85%以上。实验结果初步表明,运动皮层的区域分布与肢体运动肌群有对应关系,场电位可有效反应肢体运动肌群的活动。本文研究结果为进一步开展基于局部场电位的脑机接口技术研究奠定了基础。

关键词：局部场电位脑-机接口压杆行为诱发行为阈值准则模板匹配

大鼠初级视皮层局部场电位相位同步信息编码研究

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大鼠初级视皮层局部场电位相位同步信息编码研究

作者：吴孔海郑州大学

学位级别：硕士

视觉系统作为生物感知外界信息的重要系统,几乎所有的信息都需要经过初级视皮层的处理。局部场电位是神经元传递外界刺激信息的重要载体,它突出了网络中各神经元的协同作用,表现为慢电位变化的特征。初级视觉皮层神经元网络的协同作用... 详细信息

视觉系统作为生物感知外界信息的重要系统,几乎所有的信息都需要经过初级视皮层的处理。局部场电位是神经元传递外界刺激信息的重要载体,它突出了网络中各神经元的协同作用,表现为慢电位变化的特征。初级视觉皮层神经元网络的协同作用是视觉信息处理过程的基本功能。局部场电位的相位特征是表达外界刺激信息的重要度量,局部场电位相位同步的研究对解析神经信息在脑皮层的传递规律与整合机制具有重要意义。本文以Long Evans (LE)大鼠为实验对象,以12个朝向的全屏光栅作为刺激图像,用多通道微电极阵列信号采集系统获取局部场电位信号。通过对实验中采集到的原始局部场电位信号进行有效提取,从单通道和多通道两个角度分析了局部场电位相位同步对刺激的编码特性。主要内容如下： (1)局部场电位提取。通过对LFP信号中所含噪声信号特性分析,对采集到的原始LFP信号进行独立分量分析方法处理,为后续的研究提供纯净的局部场电位信号。 (2)单通道局部场电位相位同步编码研究。首先,用Hilbert变换提取单个通道不同刺激时刻同一刺激前后LFP的瞬时相位,分别计算刺激前后的相位锁定值并作差值计算,确定LFP响应的最佳朝向;然后,对最佳朝向下的LFP进行EEMD多模态分解,在对模态混叠问题分析并确定EEMD有效模态的基础上分析各模态分量对刺激的选择性,对多个通道数据分析进而确定最佳响应频带范围;最后,将LFP相位同步信息编码与spike发放率编码进行了比较。 (3)多通道局部场电位相位同步编码研究。首先,选择参考通道,计算其余各通道与参考通道的刺激相同刺激时刻同一刺激前后相位锁定值,确定最佳朝向;然后,通过对最佳朝向的LFP进行EEMD多模态分解,分析各模态分量对刺激的选择性,统计分析多只大鼠数据确定最佳响应频带范围;最后,通过各朝向下的朝向调谐曲线,对EEMD相位同步信息编码特性进行了分析,比较了最佳响应频带用EEMD、EMD和带通滤波提取方法的相位同步信息编码结果。

关键词：初级视皮层局部场电位总体平均经验模态分解相位锁定值