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《上海交通大学》 2007年
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基于非线性与复杂网络方法的脑和血流动力学研究

方小玲  
【摘要】: 生命现象涉及非线性、层次和网络。在研究生命活动时,非线性和复杂网络方法尤为值得重视。这些方法运用到脑和血流动力学研究中,有望为探讨神经系统疾病和心脑血管疾病的发病机理和诊疗效果提供新的思路,具有重要的理论和实际意义。 本文应用非线性和复杂网络的研究方法,从数值模拟和实验研究着手,分析了脑和血流动力学领域的一些相关问题,并提出了今后的进一步研究方向。本文工作主要有以下几个方面: (1)以Hindmarsh-Rose神经元为节点,按Hopfield规则构造网络,考虑大脑中神经元连接的生理学实际情况,数值模拟研究实现在不同连接强度时以及随机概率连接情况下大脑神经网络的模式分割; (2)研究非线性耦合反馈施加在方程的不同位置时两个相互耦合的Hindmarsh-Rose神经元的混沌同步,提出并证明了耦合反馈施加在恢复变量方程右端能够导致系统产生混沌同步,通过条件Lyapunov指数的计算验证同步稳定性; (3)采用发展的SC方法研究具有最近邻域连接形式的Hindmarsh-Rose神经网络混沌同步。数值模拟给出了3个及4个神经元最近邻域耦合网络产生完全同步的耦合强度范围,并分析了网络结构和噪声施加位置共同作用下系统的同步情况,同时发现对于5个及更多数量的最近邻域连接神经网络,很难实现其完全同步,计算条件Lyapunov指数对结果进行了验证; (4)利用脑电图数据构建正常人群与酒精成瘾患者的大脑功能性网络,分析各项复杂网络统计特征值验证其复杂网络特性,并证明患者大脑功能性网络各项复杂网络特征指数与正常人相比有明显不同;定义大脑神经网络信息熵及神经网络标准信息熵的概念,给出相应计算公式,数值计算发现脑病患者的神经网络信息熵明显小于正常人。从一个全新的角度评价了大脑的复杂网络特征并提示了临床脑病诊疗的判断依据; (5)完成动脉低血流和高血压大鼠模型实验,取得血流波形数据,计算低血流及高血压大鼠颈总动脉血流信号时间序列的最大Lyapunov指数,为临床评价高血压、动脉粥样硬化及脑血管疾病的内在联系提出新的思路。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R318.01

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋娇莲;矿山地震活动及其混沌时间序列分析[D];中南大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 谢勇,徐健学,康艳梅,胡三觉,段玉斌;可兴奋性细胞混沌放电区间的识别机理[J];物理学报;2003年05期
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5 李?,山秀明,任勇;具有幂率度分布的因特网平均最短路径长度估计[J];物理学报;2004年11期
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【共引文献】
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7 张四方;;兼顾板形的单机架UCM冷轧机负荷分配的优化方法[J];安徽冶金;2010年04期
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10 蔡爱民,查良松;基于分形理论的安徽省旱、洪涝灾害时序特征分析[J];安徽农业大学学报;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴强;王煦法;;“数字水利”及其关键技术[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 刘润杰;申金媛;张端金;穆维新;;下一代网络信令流量的混沌预测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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5 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;海浪非线性行为的参数化表征[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
6 杨文;张志敏;万浩;;一种改进的短期交通流量多步预测模型[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
7 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;不规则横浪中船舶大角横摇的非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
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9 季全宝;陆启韶;;神经元Morris-Lecar模型中的放电行为及转迁的分岔分析[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
10 李炎烽;刘深泉;;单个锥体神经元树突轴突的房室模型分析[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
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1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨莉;基于可持续发展的我国电源结构优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 赵金宪;复杂系统脆性理论在煤矿生产系统脆性风险评价中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 万九文;国际原油海运运费市场波动特征研究[D];大连海事大学;2010年
9 倪丽萍;基于分形技术的金融数据分析方法研究[D];合肥工业大学;2010年
10 王栋;随机与混沌神经放电节律的时间序列分析[D];陕西师范大学;2010年
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1 孙丽娟;基于煤矿瓦斯监测数据的煤与瓦斯突出预警技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 李瑞波;图像阴影的检测与去除算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
4 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
5 许红珍;不确定混沌系统同步方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李娅;基于混沌理论的电力谐波检测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王晓艳;非线性混沌电路的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 赵剑锋;几种混沌密码系统的设计和分析[D];大连理工大学;2010年
9 黄金;安全混沌图像加密算法的研究[D];长沙理工大学;2010年
10 徐银凤;基于改进PSO算法的变压器局部放电超声定位研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 李捷,王伟智,朱敏琛;基于神经网络的预测控制[J];兵工自动化;2005年03期
2 孙涛;李健;郑豫;代理;;基于神经网络的混沌时间序列预测[J];成都信息工程学院学报;2008年02期
3 李治平,蔡美峰,王建宙,刘跃全,刘军;老虎台矿矿山地震活动规律研究[J];地震;2002年01期
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5 刘勇健;张伯友;;混沌时间序列在边坡位移预测中的应用[J];辽宁工程技术大学学报;2007年01期
6 高雷阜;陈斌;;基于混沌时序的WTI价格系统预测[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年06期
7 黄志全;;非线性理论在边坡工程研究中的应用[J];华北水利水电学院学报;2007年01期
8 唐礼忠;潘长良;杨承祥;郭然;;冬瓜山铜矿微震监测系统及其应用研究[J];金属矿山;2006年10期
9 袁子清;杨小聪;唐礼忠;杨承祥;汪令辉;;揭示矿山岩体稳定性变化特征的地震活动定量特征研究[J];金属矿山;2009年S1期
10 贾瑞生,张兴民,孙红梅,郑永果,齐润泉;远程通信技术在井下微震监测系统中的应用[J];计算机应用研究;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘咏梅;基于混沌时间序列分析的测井曲线识别研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 李天舒;混沌时间序列分析方法研究及其应用[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 唐礼忠;深井矿山地震活动与岩爆监测及预测研究[D];中南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 朱梅;混沌时间序列预测及其在股票市场中的应用[D];东南大学;2004年
2 胡玉霞;基于模糊神经网络的混沌时间序列预测[D];郑州大学;2005年
3 沈佳;混沌算法在短期电力负荷预测中的应用[D];河北农业大学;2007年
4 袁子清;矿震地震活动响应规律及其危险性预测研究[D];中南大学;2007年
5 王洪波;基于支持向量机的非线性时间序列预测方法研究[D];江南大学;2008年
6 周金勇;混沌时间序列预测模型研究[D];武汉理工大学;2009年
7 时天;基于混沌时间序列的瓦斯浓度预测研究[D];西安科技大学;2009年
8 李海波;混沌时间序列预测应用研究[D];中国科学技术大学;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 林国华;时间序列分析法在移动通信数据分析中的研究与应用[D];广东工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 李国辉,徐得名,周世平;随机性参数自适应的混沌同步[J];物理学报;2004年02期
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【相似文献】
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1 董文芳 ,刘家骏 ,曹玉山;心气虚证的血流动力学研究[J];甘肃中医学院学报;1990年03期
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3 鞠吉峰;乔彬;吴莉莉;蒋怡燕;王振祥;朱萌;;婴儿原位心脏移植围手术期血流动力学研究(附病例报告)[J];实用医药杂志;2009年01期
4 刘良;邓伟年;张益鹄;邓洁;刘艳;周亦武;黄光照;;大鼠急性斑蝥中毒血流动力学研究[J];中国法医学杂志;1993年03期
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6 王娜;孙贵洋;王秀艳;;宫内外早早孕子宫各段动脉血流动力学研究[J];中国社区医师(医学专业半月刊);2009年16期
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10 何凡;李晓阳;;血流与动脉壁的流固耦合研究[J];医用生物力学;2008年05期
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3 郭晓娟;刘敏;马展鸿;杨媛华;;基于3.0TMRI肺血管形态学评价慢性血栓栓塞性肺动脉高压的血流动力学研究[A];中华医学会第十八次全国放射学学术会议论文汇编[C];2011年
4 黄伟;刘有军;主海文;刁越;高松;;腹主动脉的血流动力学的数值模拟[A];第七届全国生物力学学术会议论文集[C];2003年
5 徐向伟;何小云;刘厚孝;;降压宝片的降压作用研究[A];中国药理学会第九届制药工业药理学术会议论文摘要汇编[C];2000年
6 王书汉;吕衡发;;新生儿视交叉微循环实验研究[A];解剖学杂志——中国解剖学会2002年年会文摘汇编[C];2002年
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1 辛敏强;下腹部超回流皮瓣的血流动力学研究及临床应用[D];中国协和医科大学;2010年
2 母立众;基于个性化Willis环体外模型的脑动脉瘤血流动力学研究[D];中国科学技术大学;2013年
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2 刘皎然;超声诊断新生儿室管膜下出血及血流动力学研究[D];河北医科大学;2011年
3 胡冰;应用彩色多普勒超声对锁骨下动脉盗血综合征椎动脉血流动力学研究[D];辽宁中医药大学;2011年
4 赖媛媛;复发性自然流产妇女的子宫内膜和卵巢的超声血流动力学研究[D];广州中医药大学;2011年
5 高翔;重度功能性三尖瓣关闭不全心室形态及血流动力学研究[D];福建医科大学;2013年
6 卓奇峰;左侧门静脉高压症20例临床分析[D];浙江大学;2011年
7 朱锋;肺动脉高压血流动力学研究[D];北京协和医学院;2011年
8 朱余蓉;2型糖尿病并下肢血管病变患者血清MMP-9、VEGF水平变化及血流动力学研究[D];石河子大学;2011年
9 马萍萍;基质力学调控肿瘤细胞靶向捕获和粘附行为的血流动力学研究[D];重庆大学;2013年
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