状态空间法求解脑电静动态逆问题

发布时间：2021-08-09 04:14

　　从系统学的角度来看,脑电逆问题是已知系统输出,求相应的系统输入。逆问题的研究无论是在临床脑科诊断还是在认知科学中都有重要的地位。我们通过状态空间的方法,把系统输出,也就是脑电信号作为测量值,把系统输入,也就是脑电源的信息作为待估计的系统状态量,然后求解这个状态空间问题。本文的主要工作是在介绍脑电逆问题的研究现状和传统算法的基础上,提出了新的解决方法。用分布源模型求解脑电逆问题的难点在于解的非唯一性,这是由于未知量的个数远远大于有效方程的个数所引起的。传统算法只是通过施加数学或者物理上的约束来获得最优解,忽略了脑电的电生理本质。我们通过状态空间的方法,把反应脑电电生理活动的方程添加到状态方程中去,再通过构建正问题获得系统的测量方程,最后用卡尔曼滤波的方法对静态脑电逆问题求解。实验结果表明该方法无论是在定位精度、定位点的能量集聚度还是在抗噪声干扰的能力上都有很大优越性。通过分析Jansen’s Neural Mass Model的动力学特性,我们把其放入脑电源模型中,用于求解脑电动态逆问题。我们把大量锥状神经细胞组成的神经簇作为一个Jansen’s Neural Mass Model,用这... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

神经元细胞的结构

浙江大学硕士学位论文脑电问题基本理论电势(EPSP)，相对应的，由细胞膜超极化引起的突触后电势成为抑制性突触后电势(IPsP)，其产生的机理如图2.3所示。突触后电位的幅度大约为几毫伏，持续时间为10一20二。EPSP和IPSP具有相反的相位，也就是说它们的叠加会造成电位幅值的抵消。大量的突触后电势综合叠加，当总的幅值大于神经元兴奋的阂值以后，引起神经元的兴奋，从而产生动作电位，这为兴奋在神经元之间的传递提供了桥梁。细胞膜兴奋性突触后电位图2.3兴奋性突触后电位和抑制性突触后电位神经活动的电信号是大量神经元细胞的电生理活动的整体综合表现，而这些电信号能被位于头皮表面的电极探测到则需要如下两方面的条件[2’]:1.大量的神经元细胞同时放电单一的神经元细胞的突触后电势远不足以导致动作电位的发生，只有大量的神经元细胞的突触后电位同时叠加时，才有可能导致其电位幅值的大幅增加，进而激发动作电位

脑电图是大脑神经细胞电活动的外在表现形式之一。1924年，德国物理学家HansBerger首次对人脑的电活动进行了测量，尽管目前所使用EEG采集系统得益于先进的电子设备和软件，但是主要的思想还是Berger所提出来的。EEG设备所测量的是不同电极之间的电势差，这些测量传感器有的位于头皮，这在临床使用上最为广泛，也有的传感器是直接置于感兴趣的大脑皮层上。目前的EEG采集系统在临床上大多为几十个电极，而在科研工作中256甚至512通道的EEG设备也在广泛使用。


本文编号：3331344