动态脑磁逆问题研究

发布时间：2017-04-24 02:07

  本文关键词：动态脑磁逆问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脑内神经信号的动态传递过程在临床神经疾病诊断和认知科学中得到越来越多的重视和研究。脑磁功能成像技术除了考量脑磁信号与脑磁源信号在空间上的映射关系,还要研究它们在时域上的关系。为求解动态脑磁逆问题,论文基于广泛使用的最小范数估计法,提出求解动态脑磁逆问题的两种解决方案。双正则化技术已在心电逆问题、医学图像重建和电导率反演成像等诸多领域中被广泛研究,论文提出双正则化技术求解动态脑磁逆问题的可能性,改进广义交叉验证准则,通过遗传算法选取双正则化参数,然后找到有效的求解方法。实验结果表明,双正则化方法相比传统的最小范数估计法,重建的源信号均方误差更小,与仿真信号变化趋势更加吻合。由于脑磁测量信号可看作是脑内源信号的线性组合,尝试从脑磁信号中分解出与源信号共同的时域信息,论文提出通过奇异值分解构造时序空间,将脑磁信号投影到时序空间进行逆问题求解,获得最小L2范数的动态脑磁逆问题解。奇异值分解方法的适用范围更广泛,包括癫痫棘波这样的尖峰信号。与双正则化方法相比,奇异值方法的计算量大大降低,不同噪声水平下奇异值分解方法的均方误差都小于双正则化方法,而且重建出的源信号与仿真信号吻合更佳,信噪比更高。
【关键词】：脑磁 动态逆问题 双正则化 奇异值分解 神经传递
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R310
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 脑磁技术10-11
• 1.1.2 功能性神经成像技术11-12
• 1.1.3 脑磁逆问题研究现状12-14
• 1.2 动态脑磁逆问题研究进展14-15
• 1.3 论文主要工作及本文组成15-16
• 第二章 脑磁技术16-26
• 2.0 脑磁系统结构16-18
• 2.1 神经电生理18-20
• 2.2 脑磁正问题20-23
• 2.2.1 脑磁源与脑磁信号的关系式20-21
• 2.2.2 头模型21-22
• 2.2.3 源模型22-23
• 2.3 脑磁逆问题23-26
• 2.3.1 脑磁逆问题的不适定性23
• 2.3.2 静态脑磁逆问题方法23-26
• 第三章 双正则化技术在动态脑磁逆问题中的应用26-38
• 3.1 双正则化基本理论26-29
• 3.1.1 正则化参数选取策略26-28
• 3.1.2 Tikhonov正则化28-29
• 3.1.3 双正则化技术29
• 3.2 双正则化技术求解脑磁逆问题29-32
• 3.2.1 构造目标函数29-30
• 3.2.2 双正则化参数选取30-31
• 3.2.3 求解方法31-32
• 3.3 实验与讨论32-38
• 3.3.1 仿真实验32-36
• 3.3.2 真实数据实验36-38
• 第四章 基于奇异值分解和最小L2范数的动态脑磁逆问题38-48
• 4.1 奇异值分解（SVD）基本原理38-39
• 4.2 奇异值分解求解动态脑磁逆问题39-41
• 4.2.1 源信号时域子空间39-40
• 4.2.2 截断系数选取方法40
• 4.2.3 求解方法40-41
• 4.3 实验与讨论41-48
• 4.3.1 仿真数据和实验过程41-43
• 4.3.2 实验结果43-48
• 第五章 总结与展望48-50
• 参考文献50-54
• 在学期间学术成果情况54-56
• 指导教师及作者简介56-58
• 致谢58

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本文编号：323389