大脑局部电位信号与生理信息关系的智能辨识与控制建模

发布时间：2017-03-28 21:05

  本文关键词：大脑局部电位信号与生理信息关系的智能辨识与控制建模，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人类脑计划(Human Brain Project, HBP)是继人类基因组计划之后又一国际性科研计划,其核心是神经信息学(Neuroinformatics),该研究旨在努力探究生物体生理信息与脑电波之间的联系。 进行大脑局部电位信号(Local Filed Potential, LFP)的研究具有重要的基础意义。其中,如何有效地分离大脑局部电位信号的波段、准确地将生理信息与神经元活动联系起来、重构与具体行为或思维相关的大脑局部电位信号成份关系模型,都是国际前沿研究的热点问题。针对生理信息(呼吸、视觉刺激)与大脑局部电位信号之间的作用机理,本文主要从以下三个方面研究它们之间的联系： 第一,考虑到大脑局部电位信号是无数神经放电的混合且由不同频段的成分构成,运用合理的数字滤波方法分离大脑局部电位信号的主要波段。 第二,在分离并重构完成大脑局部电位信号的主要波段的基础上,通过数理方法分析与生理信息(呼吸、视觉刺激等)相关的主要波段特征,并深入分析这些主要波段与生理信息之间的联系。 第三,在上述研究的基础上,运用径向基函数神经网络辨识模型辨识大脑局部电位信号与生理信息的关系,验证第二部分研究内容的结论；从经典控制理论出发,建立脑电波与生理信息的控制理论模型,并从时域、频域、根轨迹检验三个方面验证该模型的合理性；在此基础上,引入现代控制理论方法揭示大脑与生理刺激控制系统的中间状态特征,并从模型的能控性、能观性以及稳定性方面予以分析。 本文的研究揭示了在无视觉刺激和有视觉刺激两种情况下,大脑局部电位信号自有周期性节律,且大脑局部电位信号的δ波段、θ波段与生理信息之间存在强耦合的非线性关系,这种非线性关系既可以从数理上确认,也可以用神经网络辨识方法辨识。
【关键词】：神经信息学 大脑局部电位信号 相关性分析 主成份分析 径向基函数神经网络辨识 控制理论建模
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 1 绪论7-10
• 1.1 引言7
• 1.2 国内外研究现状7-9
• 1.3 本文的主要工作及全文结构9-10
• 2 相关基础知识概述10-13
• 2.1 背景知识：脑电波与局部电位信号10
• 2.2 数据分析方法：主成份分析及相关性分析10-11
• 2.3 信号处理技术：滤波与重构11
• 2.4 人工智能基础：径向基函数神经网络模型辨识11
• 2.5 控制理论：经典控制与现代控制11-13
• 3 生理信息与LFP相关关系分析13-25
• 3.1 与呼吸相关的LFP建模与分析13-20
• 3.1.1 周期节律分析13-15
• 3.1.2 LFP滤波分析15-17
• 3.1.3 LFP相关性分析17-20
• 3.2 与视觉刺激相关的LFP建模与分析20-25
• 3.2.1 LFP周期节律分析20-21
• 3.2.2 与视觉刺激相关的LFP滤波分析21
• 3.2.3 LFP相关性分析21-25
• 4 生理信息与LFP的径向基函数神经网络辨识与控制建模25-43
• 4.1 辨识基础：LFP时间序列分析25-31
• 4.2 LFP径向基函数神经网络模型辨识31-33
• 4.3 RBFNN-LFP模型的数值实验分析33-35
• 4.4 脑系统的经典控制模型建立与检验35-39
• 4.4.1 经典控制理论模型的建立35-36
• 4.4.2 经典控制理论模型的时域、频域、根轨迹检验36-39
• 4.5 脑系统的现代控制模型建立与检验39-43
• 4.5.1 现代控制模型的建立39-40
• 4.5.2 现代控制模型的能控性、能观性与稳定性检验40-43
• 5 总结与展望43-44
• 5.1 结论43
• 5.2 下一步的研究方向43-44
• 6 参考文献44-48
• 7 附录48-49
• 致谢49

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 叶启明;大鼠初级视觉皮层神经元集群对视觉刺激信息的编码研究[D];郑州大学;2013年

  本文关键词：大脑局部电位信号与生理信息关系的智能辨识与控制建模，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：273009