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闪光刺激下脑电压频率变化特性研究

闪光刺激下脑电压频率变化特性研究

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作者：王怡玲广西大学

学位级别：硕士

脑电压是大量神经元电活动在大脑头皮产生的电位总和,其变化特性反映了神经系统的活跃程度和功能状态。近年来,脑电压研究以其高时间分辨率、低成本和安全无创等特点成为了国内外的研究热点。由于神经系统的复杂性和特异性,影响脑电压... 详细信息

脑电压是大量神经元电活动在大脑头皮产生的电位总和,其变化特性反映了神经系统的活跃程度和功能状态。近年来,脑电压研究以其高时间分辨率、低成本和安全无创等特点成为了国内外的研究热点。由于神经系统的复杂性和特异性,影响脑电压变化的各类因素及其影响机理是目前人们致力于解决的问题。本文主要研究了不同频率闪光刺激下脑电压的频率变化特性,并进行了相关机理探讨,为人们更好研究脑电压及其应用提供有意义的理论和实验依据。主要研究工作如下：(1)基于闪光信号的传导、转化及处理机制和Hodgkin-Huxley电路模型,对不同条件电刺激下神经元电流和膜电位进行了仿真,定性分析了闪光刺激信号与神经元周期性电流的频率变化关系。研究结果表明在一定范围内,神经元电流频率随着闪光刺激频率增加而增大,超过一定阈值后趋向一个平稳值。(2)根据电磁场天线辐射理论,建立基于神经元等效小电流圆环的脑电压计算模型。结合神经元周期性电流回路的幅频特性,利用计算模型对神经元电流与脑电压的频率变化关系进行分析。研究结果表明,脑电压各频率成分是存在的,其幅值与神经元电流频率的高低成正比。(3)实验研究了不同频率闪光刺激下脑电压频率特性变化规律。结果表明,对于不同频率的闪光刺激,脑电压频率特性变化规律是不一样的,脑电压各频率成分的功率谱密度随闪光频率变化呈倒U形非线性关系：在一定范围内,脑电压各频率成分功率谱密度与闪光频率成正比,超过这个范围后,脑电压各频率成分功率谱密度与闪光频率成反比,随着闪光频率增加而减小。(4)通过对闪光刺激与神经元电流变化关系的仿真结果进行分析,结合基于神经元电流的脑电压计算模型,对闪光作用下脑电压频率特性变化规律进行了机理探讨,为进一步探究外刺激下神经系统的响应特性提供了有意义的实验和理论依据。

关键词：脑电压闪光神经元电流频率特性

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