基于beta爆发期的帕金森病患者脑功能网络特征研究

1

作者 郝玉洁 杨硕 +2 位作者 刘硕 娄旭 王磊 《生物化学与生物物理进展》 北大核心 2025年第5期1279-1289,共11页

目的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的核心症状是运动功能受损。大脑基底神经节运动网络中beta频段神经电活动同运动功能密切相关。本文结合头皮脑电、脑功能网络与临床量表评估,探讨beta频段神经电活动爆发期对脑功能网络特征的影... 目的帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的核心症状是运动功能受损。大脑基底神经节运动网络中beta频段神经电活动同运动功能密切相关。本文结合头皮脑电、脑功能网络与临床量表评估,探讨beta频段神经电活动爆发期对脑功能网络特征的影响,为临床诊疗提供参考。方法本文纳入13名PD患者为PD组,13名健康受试者为健康对照组,采集两组受试者的静息态脑电数据,提取脑电数据中的beta爆发期与非爆发期,利用加权相位滞后指数构建相位同步网络,对比两组受试者不同时期、4个频段下的相位同步网络拓扑特征参数的变化,讨论网络特征变化与临床症状之间的相关性。结果PD患者beta爆发期时4个频段下相位同步网络拓扑特征参数较健康受试者显著升高,beta爆发期时beta频段下相位同步网络的平均聚类系数与UPDRS-III评分呈负相关,非爆发期时low gamma频段下相位同步网络的平均聚类系数与UPDRS评分和UPDRS-III评分、全局效率和平均度与UPDRS-III评分之间呈正相关。结论PD患者beta爆发期脑功能网络特征显著提高,beta爆发期时beta频段脑功能网络特征与临床量表评分负相关,而非爆发期时low gamma频段脑功能网络特征与临床量表评分正相关,说明PD患者运动功能与beta爆发期有关。本文结果可为PD的诊断提供参考。 展开更多

关键词 脑电图 脑功能网络 相位同步 帕金森病

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时间反演聚焦经颅磁声电刺激仿真与实验研究

2

作者 张帅 黄明辉 +3 位作者 焦立鹏 郭梁 周振宇 徐桂芝 《应用声学》 CSCD 北大核心 2021年第3期391-399,共9页

无创脑神经调控技术是生物医学领域的研究热点,经颅磁声电刺激是利用静磁场和声场的耦合而产生的感应电场作用于神经组织,对大脑的目标位置进行刺激和调控的一项技术。颅骨的存在使超声在传播过程中发生相位畸变和幅值衰减,聚焦区域偏离... 无创脑神经调控技术是生物医学领域的研究热点,经颅磁声电刺激是利用静磁场和声场的耦合而产生的感应电场作用于神经组织,对大脑的目标位置进行刺激和调控的一项技术。颅骨的存在使超声在传播过程中发生相位畸变和幅值衰减,聚焦区域偏离,难以实现精准聚焦。该文基于时间反演法,模拟颅内点声源发射脉冲以及超声传播过程,计算各个阵元接收到的时间差,按照后到先发的原则发射脉冲进行聚焦刺激。与传统相控阵聚焦相比,焦点偏移现象基本得到解决,焦域横向、纵向分辨率均有所提高,提高了声束聚焦精度和感应电场峰值。通过搭建实验平台,将两种聚焦方法所测得的声场归一化处理,验证了时间反演法能补偿焦点偏移,并通过实验证实了超声换能器声场和产生感应电场分布存在较高的一致性。基于真实颅脑结构的虚拟点源时间反演聚焦可以实现无创、精准、灵活的经颅磁声电刺激,有助于推动精准神经调控技术的发展。 展开更多

关键词 经颅磁声电刺激 时间反演 精准聚焦 超声换能器

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基于听觉刺激的意识障碍患者脑功能连通性研究 被引量：1

3

作者 尹宁 杨帆 +3 位作者 李中振 韩雅美 李济丞 徐桂芝 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1434-1444,共11页

目的目前对意识障碍(DOC)患者的分级评估仍是相关领域的重点和难点。因效性网络可以通过时间序列间的因果关系直观地反映信息传递方向,帮助人们更好地理解患者大脑不同区域之间的信息交互作用。本文结合脑电图和因效性网络探讨听觉刺激... 目的目前对意识障碍(DOC)患者的分级评估仍是相关领域的重点和难点。因效性网络可以通过时间序列间的因果关系直观地反映信息传递方向,帮助人们更好地理解患者大脑不同区域之间的信息交互作用。本文结合脑电图和因效性网络探讨听觉刺激下无反应觉醒综合征(VS)患者与最低意识状态(MCS)患者的脑功能连通性差异。方法共纳入23例DOC患者,采集并分析唤名刺激下的脑电信号,通过多元格兰杰因果方法构建脑功能网络,利用脑网络节点度、聚类系数、全局效率以及因果流向性等参量从脑区之间协同工作的角度对比研究听觉刺激下不同意识水平患者的网络特征。结果唤名刺激下MCS患者的脑功能连通性强于VS患者,且呈现出因果流向差异,MCS与VS患者四个脑区的信息传递方向均不相同。结论唤名听觉刺激下MCS患者的信息传递能力强于VS患者;与VS患者相比MCS患者为因果源的电极通道数增多,对其他脑区的信息输出增多。本研究可为DOC患者意识水平的分级评估提供一定的理论依据。 展开更多

关键词 意识障碍 听觉刺激 多元格兰杰因果 脑电图 脑功能网络

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间断theta脉冲磁刺激对空间工作记忆相关神经振荡及其同步性的影响 被引量：1

4

作者 郭苗苗 张彪 +3 位作者 张天恒 王田 翟昊迪 徐桂芝 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2222-2239,共18页

目的间断theta脉冲磁刺激(iTBS)已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能,但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在探讨iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响,探究iTBS调控工作记忆的作... 目的间断theta脉冲磁刺激(iTBS)已被证实可以通过夹带大脑不同频段神经振荡调控工作记忆功能,但其对神经振荡及其同步性的调节尚不清晰。本研究旨在探讨iTBS对大鼠局部脑区及跨脑区神经振荡及其同步性的影响,探究iTBS调控工作记忆的作用机制。方法24只大鼠根据年龄及是否接受iTBS分为4组,应用时频分布、相位同步性以及相位-幅值耦合分析方法,对比分析各组大鼠在进行空间工作记忆(SWM)行为学任务的过程中前额叶和海马脑区theta及gamma频段局部场电位信号神经振荡的变化规律。结果随着年龄增长,老年大鼠学会SWM任务规则所用时间明显增加(P=0.0056);iTBS可以缩短成年大鼠(P=0.0011)和老年大鼠(P=0.0090)学会SWM任务规则所用时间。相比成年大鼠,老年大鼠前额叶和海马脑区theta和gamma频段神经振荡的时频能量(theta:P<0.0001;gamma:P<0.0001)、跨脑区相位-幅值耦合作用(PFC-HPC:P=0.0002;HPC-PFC:P=0.0277)均出现一定程度的下降;iTBS可以提高成年大鼠(theta:P<0.0001;gamma:P<0.0001)和老年大鼠(theta:P=0.0144;gamma:P=0.0006)神经振荡的时频能量以及老年大鼠跨脑区相位-幅值耦合作用(PFC-HPC:P=0.0180;HPC-PFC:P=0.0221)。此外,两脑区各频段信号的时频能量及相位-幅值耦合与大鼠行为学正确率均具有正相关关系。结论iTBS可以增强老年大鼠的SWM能力以及认知功能,这与老年大鼠SWM任务期间跨脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量以及跨脑区相位幅值耦合增强有关。对于成年大鼠,iTBS通过提升成年大鼠SWM任务期间两脑区theta频段和gamma频段神经振荡的时频能量增强其SWM能力与认知功能。 展开更多

关键词 间断theta脉冲磁刺激 空间工作记忆 神经振荡 相位同步性 相位-幅值耦合

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基于DREAM_ZS算法的EIT电阻率反演方法研究

5

作者 李颖 马重蕾 +2 位作者 赵营鸽 王冠雄 郝虎鹏 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期93-103,共11页

针对电阻抗成像(EIT)中的电阻率反演及其不确定性量化问题,提出基于贝叶斯理论的不确定性分析方法.首先,利用反向传播(BP)神经网络模型作为正问题替代模型,取得了计算精度高的结果,并且大大提高计算效率.然后,采用基于贝叶斯理论的自适... 针对电阻抗成像(EIT)中的电阻率反演及其不确定性量化问题,提出基于贝叶斯理论的不确定性分析方法.首先,利用反向传播(BP)神经网络模型作为正问题替代模型,取得了计算精度高的结果,并且大大提高计算效率.然后,采用基于贝叶斯理论的自适应差分进化Metropolis抽样(DREAM_ZS)算法对电阻率进行反演,并对不同激励模式和不同先验分布进行了对比分析.对模拟头部的4层同心圆模型的反演结果显示,DREAM_ZS抽样算法能够对4个参数进行准确识别,相对激励模式的反演效果最优.4个参数的不确定性程度不同,头皮电阻率不确定性最小,敏感性最强,其次是颅骨,大脑和脑脊液的不确定性较大.进而,对高维参数的圆模型进行仿真,采用相对激励模式,DREAM_ZS抽样算法能够准确反演二维圆模型的各个参数.参数的先验分布为正态分布时,与均匀分布相比,其反演结果不确定性小,对算法的识别效果更强. 展开更多

关键词 电阻抗成像 参数反演 贝叶斯理论 BP神经网络 DREAM_ZS算法

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睡眠剥夺对记忆功能及突触可塑性的影响 被引量：1

6

作者 阿兰 李双燕 +2 位作者 徐桂芝 王龙龙 郑卫然 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3224-3237,共14页

睡眠剥夺(SD)不仅会直接影响工作效率,还会随着疲劳程度的增加,对个体的记忆、注意力和学习等多种认知功能造成负面影响。在过去的几十年里,研究人员围绕SD对各种认知功能,尤其是对记忆功能的影响,开展了大量的研究。本文首先基于行为... 睡眠剥夺(SD)不仅会直接影响工作效率,还会随着疲劳程度的增加,对个体的记忆、注意力和学习等多种认知功能造成负面影响。在过去的几十年里,研究人员围绕SD对各种认知功能,尤其是对记忆功能的影响,开展了大量的研究。本文首先基于行为学研究综述了SD对记忆功能的影响,并进一步从结构和功能突触可塑性、兴奋性和抑制性神经递质水平以及相关突触蛋白信号表达等方面阐述了SD生理机制研究的最新进展。发现SD通过影响突触的活动变化(如树突棘密度、突触之间的连接和突触的兴奋和抑制的平衡),从而对相关突触蛋白信号表达和下游信号通路进行调节,最终表现在行为学水平上。本文对SD影响记忆功能及其机制的研究进展进行综述,为今后进一步研究睡眠功能和相关机制,以及发展相关方法来改善SD引起的记忆功能缺陷提供参考。 展开更多

关键词 睡眠剥夺 记忆功能 突触可塑性 神经递质

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基于皮层神经元模型的经颅磁声电刺激神经网络放电活动仿真分析 被引量：8

7

作者 张帅 许家悦 +2 位作者 李梦迪 赵明康 徐桂芝 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期3851-3859,共9页

基于脑皮层真实神经元模型搭建皮层神经网络,对模型在经颅磁声电刺激下的电活动响应特性进行仿真分析。采用短时傅里叶变换方法对不同刺激方式和经颅磁声电刺激不同刺激参数下神经元局部场电位信号进行时频联合分析。结果显示,经颅磁声... 基于脑皮层真实神经元模型搭建皮层神经网络,对模型在经颅磁声电刺激下的电活动响应特性进行仿真分析。采用短时傅里叶变换方法对不同刺激方式和经颅磁声电刺激不同刺激参数下神经元局部场电位信号进行时频联合分析。结果显示,经颅磁声电刺激方式可达到与神经元自身突触激活和阶跃电流刺激方式相近的刺激效果;神经元不同位置在经颅磁声电刺激下的电活动响应有所区别,胞体附近膜电压变化最为明显,且局部场电位能量强度最大;随着调制频率和刺激电流两个参数的增大,神经网络的局部场电位信号能量强度均呈现先增强后减弱的趋势。这表明经颅磁声电刺激可对神经电活动产生促进与抑制两种效果,改变刺激参数可以实现对生物体神经活动的调节。研究结果有助于揭示经颅磁声电刺激的神经作用机制,为其应用于神经调节和神经系统疾病治疗提供理论依据和参考。 展开更多

关键词 经颅磁声电刺激 神经网络 局部场电位 计算模型

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经颅磁声电刺激对大鼠工作记忆局部场电位gamma节律的影响 被引量：5

8

作者 张帅 党君武 +3 位作者 焦立鹏 武健康 王艺潇 徐桂芝 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期540-549,共10页

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型无创的神经调控技术,利用超声与静磁场相互耦合产生感应电场,调节相应脑区的神经节律振荡活动,从而影响大脑学习、记忆等认知功能。为探究经颅磁声电刺激对大鼠工作记忆(WM)行为学实验中gamma节律神经... 经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型无创的神经调控技术,利用超声与静磁场相互耦合产生感应电场,调节相应脑区的神经节律振荡活动,从而影响大脑学习、记忆等认知功能。为探究经颅磁声电刺激对大鼠工作记忆(WM)行为学实验中gamma节律神经振荡活动的影响,将20只健康成年Wistar大鼠随机分为对照组和刺激组,刺激组大鼠接受0.05~0.15 T、1.33~13.33 W/cm^(2)的经颅磁声电刺激,持续10 d,对照组不接受刺激;采集T型迷宫工作记忆任务中大鼠前额叶皮层(PFC)的局部场电位信号(LFPs),对比分析两组间的行为学差异、LFPs的时频分布和互信息相关性。结果显示,刺激组大鼠执行工作记忆任务达到正确率80%以上所需时间为(7.57±0.99)d,明显少于对照组(10.65±2.32)d(P<0.05);在经过选择点位置前后,2.66~13.33 W/cm^(2)组、0.10~0.15 T组大鼠LFPs信号gamma频段的能量密度明显高于对照组的相应值(P<0.05),6.65~13.33 W/cm^(2)组、0.10~0.15 T组大鼠gamma频段12通道信号间的相关性明显强于对照组的相应值(P<0.05)。研究结果表明,经颅磁声电刺激能够增强大鼠工作记忆中前额叶皮层神经元集群gamma节律振荡活动,为进一步探索经颅磁声电刺激调节大脑记忆功能的作用机制奠定基础。 展开更多

关键词 经颅磁声电刺激 工作记忆 局部场电位 gamma节律

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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 被引量：4

9

作者 郭苗苗 王中豪 +2 位作者 张天恒 吉利辉 徐桂芝 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期3809-3820,共12页

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(... 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。 展开更多

关键词 经颅磁刺激 工作记忆 局部场电位信号 相关性分析

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精神疲劳对工作记忆α振荡信息整合的影响 被引量：3

10

作者 杨硕 彭森 +2 位作者 王磊 王增鑫 时佰雪 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期461-468,共8页

精神疲劳是一定时间内人们进行持续精神注意力的认知活动所体验到的一种生理、心理上的不适。认知活动依赖于大脑多个区域间的信息交流,相位同步作为大脑区域之间信息整合的重要机制,搭起大脑各区域间协同通信的桥梁。α振荡是神经元加... 精神疲劳是一定时间内人们进行持续精神注意力的认知活动所体验到的一种生理、心理上的不适。认知活动依赖于大脑多个区域间的信息交流,相位同步作为大脑区域之间信息整合的重要机制,搭起大脑各区域间协同通信的桥梁。α振荡是神经元加工功能抑制的一种主动机制,而主动抑制在工作记忆的注意力分配中起着中心作用。利用自适应N-back实验诱发精神疲劳。采用改进型Sternberg范式作为工作记忆实验,记录精神疲劳前后工作记忆的脑电信号。采用相位同步分析和功率谱分析方法,对精神疲劳前后α振荡工作记忆编码期、保持期和提取期的脑电数据进行分析,研究精神疲劳对大脑信息整合的影响。结果发现,精神疲劳后,整个工作记忆过程中脑区间的相位同步性显著增大,功率谱值有显著差异。其中,精神疲劳后的3个时期均出现额叶区域间和额枕区域间相位同步性的显著增加,编码期额叶区域间锁相值具有显著性增大的节点对有160个;保持期额叶区域间有222个,额叶、枕顶叶区域之间有65个;提取期额叶区域间有196个,额叶、枕顶叶区域之间有11个。编码期枕顶区出现显著的α振荡事件相关去同步(ERD)(PO8,P=0.048;Oz,P=0.036),额叶区出现α振荡事件相关同步(ERS)的趋势。保持期额叶出现显著的α振荡ERS(Fz,P=0.022),枕顶区有ERS的趋势。提取期额区(Fz,P=0.033)出现α振荡ERS,枕区(Oz,P=0.045)出现α振荡ERD。研究表明,精神疲劳会降低大脑脑区间的信息整合能力,降低大脑内的信息交流,α振荡的相位同步分析对解释精神疲劳对脑区间信息整合的机制有一定的帮助。 展开更多

关键词 精神疲劳 α振荡 工作记忆 相位同步分析 功率谱分析

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磁刺激穴位调节负性情绪的脑电溯源和脑网络研究 被引量：4

11

作者 尹宁 张家皓 +2 位作者 王海力 王敖翔 徐桂芝 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期756-764,共9页

将磁刺激技术、脑电溯源、脑网络、主观量表分析与传统穴位理论相结合,探讨磁刺激神门穴对人体负性情绪的调节作用。利用标准低分辨率电磁断层成像对静息、视频诱发负性情绪以及视频诱发结合穴位刺激的脑电信号进行溯源分析。通过复杂... 将磁刺激技术、脑电溯源、脑网络、主观量表分析与传统穴位理论相结合,探讨磁刺激神门穴对人体负性情绪的调节作用。利用标准低分辨率电磁断层成像对静息、视频诱发负性情绪以及视频诱发结合穴位刺激的脑电信号进行溯源分析。通过复杂网络理论构建脑皮层功能网络,对比研究网络局部和全局拓扑特征。结果表明,磁刺激神门穴时前额叶、颞叶、顶叶等情绪相关脑区发生显著变化,前额叶和颞叶节点度分别下降10.6%和6.2%,颞极区和边缘叶节点度分别上升6.1%和8.2%,脑网络总体平均度上升1%,平均聚类系数下降5%。磁刺激神门穴对负性情绪具有调节作用,推测其工作机制为大脑前额叶、颞叶部分活动转移至颞极区和边缘叶。 展开更多

关键词 磁刺激脑电溯源 脑功能网络 情绪

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意识障碍诊断评估及无创精准治疗 被引量：3

12

作者 尹宁 王海力 徐桂芝 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2466-2477,共12页

由于意识障碍的病因复杂,个体差异较大,对这类患者的诊断和治疗仍存在较多问题。近年来电生理技术、影像学和精准治疗技术的不断发展使得意识障碍的相关研究取得了诸多实质性进展,包括识别患者残余意识、解释意识恢复的生物学机制以及... 由于意识障碍的病因复杂,个体差异较大,对这类患者的诊断和治疗仍存在较多问题。近年来电生理技术、影像学和精准治疗技术的不断发展使得意识障碍的相关研究取得了诸多实质性进展,包括识别患者残余意识、解释意识恢复的生物学机制以及精准治疗技术对受损神经通路的重建等。本文回顾了意识障碍的诊断评估及无创精准治疗的研究进展,并讨论了新兴技术手段在检测意识水平和预测意识恢复方面的重要作用,提出了该领域目前研究存在的不足之处。期望对相关的研究人员具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 意识障碍 诊断评估 精准治疗

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改进的稀疏网格配点法对EIT电导率分布的不确定性量化 被引量：1

13

作者 李颖 王冠雄 +2 位作者 闫伟 赵营鸽 马重蕾 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期613-621,共9页

针对电阻抗成像(EIT)研究中电导率分布的不确定性问题,提出基于灵敏度分析的改进稀疏网格配点法以量化不确定性.以4层同心圆头模型为算例,采用基于方差的全局灵敏度分析法对其进行分析,发现各层电导率的变化对输出电位的影响程度各不相... 针对电阻抗成像(EIT)研究中电导率分布的不确定性问题,提出基于灵敏度分析的改进稀疏网格配点法以量化不确定性.以4层同心圆头模型为算例,采用基于方差的全局灵敏度分析法对其进行分析,发现各层电导率的变化对输出电位的影响程度各不相同.考虑模型中各维输入变量对输出结果不同程度的影响,改进传统稀疏网格配点法.改进方法对各维输入变量配置不同的精度水平,将EIT模型的隐式表达式转化为显式表达式,构造出高精度的替代模型.与蒙特卡洛(MC)法、混沌多项式展开(PCE)法和传统稀疏网格配点法相比,改进方法能够以更少的计算成本获得较高精度的量化结果.仿真结果验证了所提改进方法的高效性. 展开更多

关键词 电阻抗成像(EIT) 不确定性量化 蒙特卡洛(MC)法 混沌多项式展开(PCE)法 灵敏度分析法 稀疏网格配点法

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经颅磁声电刺激下大鼠工作记忆中前额叶皮层因果连接网络特性分析 被引量：1

14

作者 张帅 杜文静 +3 位作者 党君武 由胜男 徐亦豪 徐桂芝 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期10-18,共9页

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型非侵入式的脑神经调控技术,利用静磁场和超声波耦合在脑组织中产生刺激电流以调节特定脑区的神经放电活动。本研究旨在从神经节律振荡与信息传递的角度,探究经颅磁声电刺激对大脑工作记忆功能的影响。... 经颅磁声电刺激(TMAES)是一种新型非侵入式的脑神经调控技术,利用静磁场和超声波耦合在脑组织中产生刺激电流以调节特定脑区的神经放电活动。本研究旨在从神经节律振荡与信息传递的角度,探究经颅磁声电刺激对大脑工作记忆功能的影响。将24只斯普拉格·道利(SD)大鼠随机分为对照组、超声组和磁声组,磁声组接受0.10 T、7.98 W/cm^(2)的刺激,超声组接受相同强度的超声刺激,对照组不接受刺激;采集T迷宫工作记忆实验中大鼠前额叶皮层的局部场电位(LFPs)信号,对比不同组别θ(4~8 Hz)和γ(30~80 Hz)频段LFPs信号的时频分布,并基于图论进一步分析前额叶皮层的因果连接网络特性。结果显示,磁声组大鼠在行为选择过程中θ和γ频段LFPs信号的能量值大于超声组与对照组(P<0.05);磁声组信号间平均因果连接强度高于超声组和对照组(P<0.05);磁声组大鼠工作记忆任务中θ频段因果连接网络的全局效率(E_(glob))和聚类系数(C)比超声组和对照组显著升高(磁声组:E_(glob)=0.134±0.033,C=0.837±0.071;超声组:E_(glob)=0.099±0.032,C=0.713±0.111;对照组:E_(glob)=0.068±0.022,C=0.554±0.118,P<0.05);磁声组γ频段因果连接网络的全局效率、聚类系数比超声组和对照组显著升高(磁声组:E_(glob)=0.116±0.031,C=0.789±0.106;超声组:E_(glob)=0.087±0.018,C=0.641±0.135;对照组:E_(glob)=0.066±0.012,C=0.480±0.091,P<0.05)。研究表明,TMAES增强了θ和γ节律神经放电活动,促进大鼠行为选择期间神经元集群之间的信息交互,提高工作记忆相关信息的传递效率,为进一步揭示经颅磁声电刺激调控大脑记忆功能的深层作用机制提供支持。 展开更多

关键词 经颅磁声电刺激 工作记忆 局部场电位 神经节律 因果网络连接特征

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基于混合神经网络和注意力机制的卒中后抑郁早期筛查分类方法研究

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作者 于洪丽 安丽佳 +2 位作者 王春方 徐桂芝 郭磊 《电子测量技术》 北大核心 2023年第12期178-186,共9页

脑卒中后抑郁症(PSD)是卒中后常见的并发症之一,严重威胁着脑卒中患者的健康。目前PSD的诊断主要依据病人的临床表现及各种量表,这类方法存在一定的主观性。脑电图(EEG)结合深度学习技术有可能为PSD诊断提供客观标准。本研究采集28名脑... 脑卒中后抑郁症(PSD)是卒中后常见的并发症之一,严重威胁着脑卒中患者的健康。目前PSD的诊断主要依据病人的临床表现及各种量表,这类方法存在一定的主观性。脑电图(EEG)结合深度学习技术有可能为PSD诊断提供客观标准。本研究采集28名脑卒中后无抑郁受试者(PSND)和38名脑卒中后轻度抑郁患者(PSMD)的EEG信号,提出了一种基于注意力机制的长短时记忆网络(LSTM)和卷积神经网络(EEGNet)特征融合的端到端的PSD诊断框架。采用LSTM模型来学习EEG信号在时序上的依赖关系,引入的注意力机制对LSTM模型中时域信息进行权重分配来提高有用信息的利用率,最终通过EEGNet模块来提取EEG信号中更具表征的深层特征。通过10折交叉验证得出准确度、精确度、召回率、F1-Score和Kappa系数,分别为95.90%、95.75%、96%、95.82%和91.60%。与基础的深度学习模型相比,本文的方法能保持稳定的模型性能,对PSD的诊断具有较高的准确性,为PSD的筛查和诊断提供了一定的参考。 展开更多

关键词 脑卒中后抑郁症 长短时记忆网络 卷积神经网络 注意力机制 混合神经网络

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经颅磁声电刺激下大鼠局部场电位gamma节律的互信息分析

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作者 张帅 焦立鹏 +2 位作者 黄明辉 高昕宇 徐桂芝 《现代电子技术》 2022年第7期129-136,共8页

经颅磁声电刺激(TMAES)是一种非侵入式的无创神经调控技术,该技术利用脉冲超声和静磁场共同作用于神经组织,通过磁声电效应产生感应电流,进而调节神经组织的活动节律;与其他非侵入式神经调节技术相比,TMAES具有更高的空间分辨率和良好... 经颅磁声电刺激(TMAES)是一种非侵入式的无创神经调控技术,该技术利用脉冲超声和静磁场共同作用于神经组织,通过磁声电效应产生感应电流,进而调节神经组织的活动节律;与其他非侵入式神经调节技术相比,TMAES具有更高的空间分辨率和良好的聚焦深度。gamma节律是刺激诱发局部场电位的典型节律,该节律在大脑皮层信息处理和认知功能中发挥重要作用。应用时频分析和互信息分析对照组和TMAES组大鼠前额叶皮层局部场电位gamma节律平均功率、互信息值、聚类系数、平均路径长度。结果表明,在一定静磁场强度下,gamma节律的平均功率随着超声功率的增加而增加;在特定时间段内,gamma节律的平均互信息值随着超声功率增加而增大;gamma节律聚类系数随着超声功率增加而增大;gamma节律平均路径长度随着超声功率增加而减小;经颅磁声电刺激可以增强局部场电位gamma节律,调节脑组织的振荡活动。 展开更多

关键词 经颅磁声电刺激 神经调控 时频分析 局部场电位 互信息 gamma节律 聚类系数 平均路径长度

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阳极经颅直流电刺激对脑卒中患者脑功能网络的影响 被引量：6

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作者 刘蒙蒙 徐桂芝 +2 位作者 于洪丽 王春方 孙长城 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期119-123,共5页

经颅直流电刺激(tDCS)在脑卒中治疗中应用潜力巨大,但其作用效应仍不明确。本研究基于脑电图(EEG)和图论分析探讨阳极tDCS干预对脑卒中患者的作用效应。对15例脑卒中患者施加阳极tDCS真刺激和伪刺激,以随机顺序间隔一周进行两次刺激,每... 经颅直流电刺激(tDCS)在脑卒中治疗中应用潜力巨大,但其作用效应仍不明确。本研究基于脑电图(EEG)和图论分析探讨阳极tDCS干预对脑卒中患者的作用效应。对15例脑卒中患者施加阳极tDCS真刺激和伪刺激,以随机顺序间隔一周进行两次刺激,每次采集刺激前和刺激后静息态EEG信号。对每次采集的EEG信号,采用皮尔逊相关系数等分析方法研究各个导联间的关联性特征参数。基于分析结果,构建患者刺激前、后的脑功能网络,并分析网络特征参数的变化。结果显示,真刺激后脑功能网络的平均度、平均聚类系数、全局效率以及“小世界”属性值较刺激前均显著增大(P<0.05),特征路径长度显著减小(P<0.05),而伪刺激组相关参数变化未见显著差异(P>0.05)。结果表明,阳极tDCS干预对卒中后恢复性治疗具有积极影响,为其临床应用提供了实验依据。 展开更多

关键词 经颅直流电刺激 脑卒中 脑电图 皮尔逊相关系数 脑功能网络

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帕金森病人脑电溯源与脑功能网络特性研究 被引量：1

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作者 王钊雅 姚尧 +3 位作者 尹宁 冯珂珂 徐桂芝 尹绍雅 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期257-265,共9页

帕金森病是老年人群中常发的神经退行性疾病,目前仍然缺乏公认的特异生化诊断指标。为了探索帕金森患者和健康受试的脑电差异,对26名帕金森患者和26名健康受试者进行闭眼静息态EEG的采集,利用MMSE和MoCA量表对受试者的认知功能进行主观... 帕金森病是老年人群中常发的神经退行性疾病,目前仍然缺乏公认的特异生化诊断指标。为了探索帕金森患者和健康受试的脑电差异,对26名帕金森患者和26名健康受试者进行闭眼静息态EEG的采集,利用MMSE和MoCA量表对受试者的认知功能进行主观评定,利用UPDRS和H&Y分级对受试者的运动功能进行评估。首先采用标准化低分辨率脑电磁层析成像对两组受试者脑电信号进行了溯源分析,而后采用滞后相位同步方法对脑功能网络进行差异性分析,进而对比分析两组受试者脑功能网络的拓扑特性。溯源分析结果表明,与健康对照组相比,PD组存在差异的脑区是枕叶和顶叶,α2频段楔前叶(BA7)电流密度显著降低;β1频段额叶与枕叶之间脑功能连接降低,患者脑功能网络的平均聚类系数C、全局效率E和节点度D比健康对照组显著降低(P<0.01)(患者:C=0.54±0.14,Eg=0.71±0.09,D=26.88±9.88;健康对照组:C=0.75±0.13,Eg=0.83±0.09,D=42.21±11.19),患者组平均特征路径长度L比健康对照组显著升高(患者:L=1.61±0.2;健康对照组:L=1.34±0.19,P<0.01)。本研究α2频段楔前叶电流密度显著降低以及β1频段脑功能连接效率降低对帕金森病的诊断具有指导意义。 展开更多

关键词 帕金森疾病 脑电图 标准化低分辨率脑电磁层析成像(sLORETA) 脑功能网络

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基于均值点展开的单变元降维法在EIT不确定性量化研究中的应用 被引量：7

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作者 赵营鸽 李颖 +2 位作者 王灵月 崔阳阳 王冠雄 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期3776-3786,共11页

在电阻抗成像(EIT)技术中,介质参数的不确定性会对正问题计算产生影响,进而影响图像重构,因而,对EIT介质参数不确定性量化的研究具有重要的意义。采用四层同心圆模型和二维圆模型作为仿真算例对EIT正问题进行研究,将电导率分布参数作为... 在电阻抗成像(EIT)技术中,介质参数的不确定性会对正问题计算产生影响,进而影响图像重构,因而,对EIT介质参数不确定性量化的研究具有重要的意义。采用四层同心圆模型和二维圆模型作为仿真算例对EIT正问题进行研究,将电导率分布参数作为无相互作用的随机输入变量,使其服从随机均匀分布,基于均值点展开的单变元降维法(UDRM)计算得到边界电极电压的均值、标准差和概率分布等相关统计信息,分析电导率的不确定性对模型输出边界测量电压的影响,并与蒙特卡罗模拟(MCS)法、混沌多项式展开(PCE)法仿真结果进行比较。结果表明,UDRM能够准确高效地处理低维不确定性问题,且在处理高维不确定性问题时能有效缓解“维数灾难”问题。 展开更多

关键词 电阻抗成像 不确定性量化 单变元降维法 蒙特卡罗模拟 混沌多项式展开

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高频即时磁刺激对神经兴奋性与电压门控钠钾离子通道的影响 被引量：2

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作者 朱海军 尹晓楠 +2 位作者 丁冲 侯文涛 徐桂芝 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第18期3787-3798,共12页

经颅磁刺激作为一种无创的脑刺激技术,因其在神经调控方面的良好效果,已广泛应用于科学研究与临床应用。该文旨在研究不同强度的即时磁刺激对神经兴奋性与电压门控钠离子通道及电压门控钾离子通道的影响。对急性小鼠大脑切片施加0T、0.3... 经颅磁刺激作为一种无创的脑刺激技术,因其在神经调控方面的良好效果,已广泛应用于科学研究与临床应用。该文旨在研究不同强度的即时磁刺激对神经兴奋性与电压门控钠离子通道及电压门控钾离子通道的影响。对急性小鼠大脑切片施加0T、0.3T、0.5T的高频即时磁刺激,采用全细胞膜片钳技术记录海马齿状回颗粒神经元的静息电位与诱发神经放电,以及电压门控钠通道、瞬时外向钾通道、延迟整流钾通道在激活、失活、恢复等不同过程中的通道电流。结果表明,磁刺激可以改变相关离子通道的动力学特性来激活钠电流抑制钾电流,进而提高神经兴奋性,且磁刺激的这种神经调控作用具有强度依赖性。 展开更多

关键词 磁刺激 神经兴奋性 电压门控钠电流 瞬时外向钾电流 延迟整流钾电流

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