宏-介观尺度下麻醉的脑电同步及脑网络分析

发布时间：2020-06-07 17:50

【摘要】：同步方法作为研究麻醉脑电和大脑意识作用机制的一种重要方法,已经是众多科学家非常感兴趣的研究课题,而且取得了很多有研究意义的成果。本文从介观的皮层脑电和宏观头皮脑电两个尺度入手,从同步和脑网络的角度分析麻醉前后大脑的信息传递和功能整合能力的变化。首先,本文采用相位幅度耦合方法,用时变相位幅度调制图和基于KullbackLeibler距离的调制指标分析了麻醉前后不同频段、不同距离、不同脑区通道间的相位幅度耦合强度和模式。我们发现,丙泊酚对不同脑区不同频率振荡之间的相位幅度调制模式和强度有不同的影响,但麻醉后所有脑区的耦合强度均降低。单通道耦合中,麻醉后“波峰-最大”模式在SO-α,SO-β,SO-γ,δ-α,δ-β和δ-γ调制方式时的所有脑区中占主导地位;“波谷-最大”模式主要出现在θ-β和θ-γ方式;θ-α调制方式时没有出现明显的模式。针对通道间的耦合,三种模式出现的比例明显小于单通道的耦合。其次,本文创新性地提出了相位模式复杂度方法,研究两个信号之间的耦合是否由固定的连接模式组成。相位模式复杂度可以在次秒级时间尺度内提取相关同步信息,有效避免了同步信息之间的相互抵消,具有更好的相位同步估计能力。研究发现,皮层脑电中,丙泊酚诱导的无意识会导致δ-α频段和γ2频段的相位模式复杂度降低,同时可视化网络连接变得更加简单,由清醒期的多个节点之间杂乱连接模式变为以个别节点为枢纽节点的模式。而头皮脑电在麻醉过程中,δ、θ和α频段的相位模式复杂度降低,高频段没有明显的变化。最后,以图论方法为基础,结合相位模式复杂度同步方法,计算了介观和宏观两种尺度的相位模式复杂度的聚类系数、平均特征路径长度、全局效率、局部效率以及中介中心性等5个网络特征参数。发现麻醉后两种尺度的聚类系数都显著升高,头皮脑电的其他参数没有显著变化,而皮层脑电的平均特征路径长度显著升高,全局效率和局部效率显著降低,说明丙泊酚的作用导致大脑的功能整合能力变弱。
【图文】：

- 10 -图 2-3 球面上任意一点的坐标的表示形式 Fp1 Fp2 Fz F3 F4 F7 F8 FC1 FC2 FC5 FC6 Cz C3 C4 T3 T4 CP1 CP2 CP5 CP6 Pz P3 P4 P7 P8 PO3 PO4 PO7 PO8 Oz O1 O2图 2-4 电极在脑袋中的具体分布图

燕山大学工程硕士学位论文表 2-1(续表)电极 θ 半径 X Y ZO2 -72 -2 1 0.3088 -0.9505 -0.0349(2) 通过 GetGH.m 函数生成两个“32*32”的变换矩阵，即表面电位(G)或电流源密度(H)，用于球面样条插值。函数 GetGH.m 允许改变参数 m 来调节空间分辨率，m的取值范围是 2~10，默认值是 m=4，m 越小分辨率越高。图 2-5 是 m 值分别为 2，3，4 和 10 时，，同一信号的地形图，可以看出不同取值对分辨率的影响，所以为了得到更好的结果，选取 m 的默认值进行计算。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN911.7;R614

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本文编号：2701780