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脑电Alpha节律研究

熊红川  
【摘要】: 脑电信号的节律性在介观和宏观尺度上都有明显的表现。不同节律的脑电在脑功能中被认为具有不同的作用。越来越多的研究表明,由于大脑的极端复杂性和内部系统间的相互作用,即使是在最简单的脑功能作用时,不同节律也存在复杂的变化。 本文着重研究了其中alpha节律的相关问题,从理论模型、行波、成像、MRI直接检测等多个方面考察研究alpha节律。主要内容如下: 1.利用脑电皮层丘脑模型(corticothalamic model),对脑电功率谱密度进行了仿真,考察了alpha波谱峰分裂现象,认为模型中神经冲动传导的非均匀延时是产生alpha节律功率密度谱分裂的基础,而皮层与丘脑间的反馈连接的强度变化则是分裂现象只在少数人中观测到的重要原因。 2.利用脑电质心的概念,研究了alpha节律的行波现象。对alpha行波的轨迹进行了研究。考察了滤波对轨迹的影响。提出了质心极值(extrium points of center of mass)的概念。其分布总是出现在枕区和前额区。这个结果较好地描述了alpha波的空间分布特性。 3.计算了不同参考电极对脑电电位“质心”计算的影响。用仿真和实际数据计算比较了平均参考、连接耳参考、头顶参考和近期出现的近似零参考技术REST(reference electrode standardization technique),结果表明,采用REST可使得电位“质心”的计算误差在多数情况下更小。说明在进行“质心”等与脑电波形相关的计算的时候,采用近似的零参考技术可以获得更真实的结果。 4.利用脑电质心概念,发展了脑电质心分布概率密度成像方法,并提出用梯度和标准差对此种图像均匀性进行分析和评估。将该成像方法应用于睁闭眼状态下的脑电alpha频段,其均匀性分析和分区统计能很好地刻画alpha波阻塞现象,表明该方法是一种可行的脑电分析手段,为脑电分析提供了一种新的途径。 5.用理论仿真的方法研究了树突电流模型的神经活动磁场(neuronal magnetic field,NMF),并测算相关神经磁场利用磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)方法直接检测的可能性;设计了用nc-MRI(neuronal current MRI)检测EEG中alpha波活动的实验,即利用睁眼阻断alpha波的现象,探讨用nc-MRI信号检测alpha波的可行性。结果表明,所得MR信号在alpha频段有明显的变化,且主要在alpha活动明显的枕区有比较一致的变化,从而初步证明了在特定的条件下,应用nc-MRI检测神经电流活动信号是可能的。


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