鸽子同步“脑-脑”网络构建系统实现与实验研究

发布时间：2021-06-21 12:09

　　信息共享,物物相息是“信息化”时代的典型特征,外部世界的各种信息及物体通过各种途径紧密相连。在此背景下将多个大脑联接从而构建脑联网（Brainet）已成为目前脑科学领域的研究热点。为探究“脑-脑”网络的构建过程及网络中不同个体脑内和脑间的神经活动变化,本文以群体协同能力较好的鸽子为模式动物,以与认知相关的弓状皮质尾外侧区（NCL）为目标脑区,设计了鸽子脑电同步化学习实验范式及训练系统,构建了鸽子间同步“脑-脑”网络;从神经活动角度确定了与脑间同步任务相关的频带;最后利用脑功能网络的方法评估了“脑-脑”网络的连接强度。本文的研究结果对于未来Brainet的实现以及社会活动中脑间工作机制的探索具有积极意义。已完成的工作概括如下:（1）设计了基于神经反馈的鸽子脑电同步化学习实验范式与训练系统,构建了鸽子间同步“脑-脑”网络。鸽子脑电同步化学习训练系统通过将训练装置、神经信号采集装置、计算机之间相互通信,实现了同时记录三只鸽子的行为与神经数据,并能够对信号进行在线实时分析的功能;然后利用上述系统训练三只鸽子实现了任务驱动下的脑电同步,构建了鸽子间的同步“脑-脑”网络;最后通过实验分析验证了该范... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大鼠“脑-脑”信息传递实验示意图

图 1. 2 三只猴子利用脑电协同完成抓球动作示意图iguelA.L.Nicolelis 课题组联合“BtBI”和“Brainet”两个大脑组成了一个同步 Brainet。实验过程描述如下，觉相关的脑区，当研究人员同时给予四只大鼠皮层，如果它们的脑电活动能够达到一定程度的同步，的奖励。实验流程示意图如图 1.3 所示。结果表明，期的神经反馈训练能够学会在接受到 ICMS 时同步

图 1. 4 多个人脑组成的 Brainet 玩俄罗斯游戏实验示意图综合上述国内外研究现状可以发现，人类、猴子、大鼠都可以通过侵入式侵入式 BCI 技术，在基于某个确定任务的条件下通过神经反馈训练，从而由多个大脑组成的 Brainet。在此过程中，神经反馈起到了至关重要的作用据 Monderer 在 2002 年给出的定义，神经反馈是指将 EEG 等神经信号转换界的感知信息输入，例如视觉、听觉等，训练受试者有选择性地增强或抑制神经活动从而达到调节脑功能目的[30,31]的一种生物反馈。借助某些外部条件受试者对自身生理活动反应的感知能力，并且通过长期的不断重复训练，能试者个体建立起自主神经系统的操作性条件反射来调节这些变化，从而实生理反应的自我管理，这就是神经反馈的基本原理。上述研究虽然取得了一定的成果，但是也存在一些问题。首先在构建大鼠子的Brainet过程中，利用Spike信号的发放率表征脑间神经耦合的神经活动 Spike 信号是某种特定行为下大脑内单个神经元的放电信息，具有较高的空辨率，但是信号的质量受电极植入时间长短的影响较大[32]。而成功构建一

【参考文献】：
期刊论文
[1]融合动物心灵的网络[J]. 愿愿.  科学大观园. 2015(16)
[2]高生态效度的双脑神经反馈平台[J]. 刘伟杰,段炼,戴瑞娜,肖翔,李征,黄宇霞,杨远滨,朱朝喆.  中国生物医学工程学报. 2014(06)
[3]脑网络:从脑结构到脑功能[J]. 蒋田仔,刘勇,李永辉.  生命科学. 2009(02)

博士论文
[1]鸽子位置细胞功能网络对目标导向行为的信息编码机制[D]. 刘新玉.郑州大学 2017

硕士论文
[1]鸽子目标导向行为中Hp区和NCL区功能因果关系分析[D]. 聂洁洁.郑州大学 2018
[2]鸽子目标导向行为中的神经信息流分析[D]. 董永慧.郑州大学 2018
[3]基于同步似然的gamma子带功能网络构建与鸽子转向行为解码[D]. 陈艳.郑州大学 2017
[4]EEG脑功能网络构建方法及应用研究[D]. 武政.太原理工大学 2015



本文编号：3240651