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题名皮层耦合系统下阿尔茨海默病的传播及调控分析
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作者
张红慧
张娅
昝万荣
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机构
西北工业大学数学与统计学院
工信部复杂系统动力学与控制重点实验室
西北大学数学学院
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出处
《西北大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第5期1095-1110,共16页
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基金
国家自然科学基金(12372064,12402037)。
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文摘
兴奋性谷氨酸能系统的异常活跃是阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)患者大脑中的普遍现象。这种过度活跃导致兴奋与抑制机制失衡,被认为是神经元退行性病变和认知障碍发生的关键因素。基于经典的Wendling模型,该研究成功地再现了AD临床患者的典型脑电图(electroencephalogram,EEG)特征,包括α节律减慢和δ+θ节律活动增强。随着AD病情的恶化,其病理变化会逐渐弥漫至整个皮质层,这与认知能力的逐渐下降密切相关。因此,拓展了一个双室Wendling模型进一步探索健康生理状态与AD病理状态之间的相互作用。随着兴奋性突触后膜电位强度的增加和群体间耦合强度的增强,AD病理节律的传播变得更加容易。在相同的耦合强度下,健康生理状态更容易受到AD病理状态的影响。此外,验证了快速抑制性中间神经元在传递节律方面的独特优势,这与以往的理论研究结果一致。为了有效控制AD的病理扩散,探索了开环和闭环深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)两种控制策略。与开环DBS相比,闭环控制不仅能使异常脑电信号恢复正常,而且能显著降低能量消耗。研究结果为AD的传播和调控机制提供了新的认识,并为相关神经系统疾病的临床治疗提供了新的思路。
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关键词
阿尔茨海默病
神经质量模型
深部脑刺激
传播
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Keywords
Alzheimer’s disease
neural mass model
deep brain stimulation
propagation
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分类号
O29
[理学—应用数学]
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