肌肉萎缩引起肌电功率谱变化的理论和实验研究

为了通过肌电分析实现肌肉萎缩的无创检测,建立了一种数学模型研究肌肉萎缩后,其肌电信号功率谱的相应变化,并用大鼠的后肢卸载肌肉萎缩实验模型初步验证了数学模型分析的结论。该模型根据肌肉萎缩后肌纤维横截面积减小以及肌肉由于卸栽而出现持续性收缩的性质,采用中心导体模型及其电缆方程和肌电的线性系统模型建立起肌肉萎缩和生理肌电功率谱变化之间的数学关系。通过数字仿真和动物实验均发现了肌肉萎缩引起肌电幅度增加和功率谱高频成分降低的现象。结果表明数学模型和动物实验结果吻合,采用的数学模型能较好地阐述肌肉萎缩和肌电功率谱变化之间的关系。肌肉萎缩后肌电功率谱发生相应改变这一性质将为肌肉萎缩的无创检测提供一种新的方法。     

脑部磁刺激场的理论模型

作为脑部磁刺激研究的一项基础工作,建立了刺激磁场中的球形头模型、对方形线圈在其内产生的时变磁场和感应电场进行了理论研究.导出(?).(?).(?)的解析表达式,分析了场的特性和刺激强度的分布规律.为进一步探索时变磁场对人脑的最佳刺激方式和作用机理提供了初步的理论基础.     

睡眠剥夺对脑电活动相位相干性的影响研究

将小波变换和相位相干分析应用到事件相关电位实验的脑电信号中。在正常状态和一夜睡眠剥夺状态下提取12名受试者的视觉ERP,进行30～60Hz的小波变换,以此计算前额叶区域的导联内相位相干,以及枕叶和前额叶之间的相位相干性。发现睡眠剥夺引起前额叶的导联内相位相干活动减少和延迟,表明大脑维持完成任务的能力下降;枕叶与前额叶之间的gamma波段相位相干活动减少,表明功能区域之间的电活动传递效应减弱。基于小波变换的相位相干分析可以得到脑电的同步活动,为更好地理解睡眠的机制和评价睡眠剥夺对认知的影响提供了一条思路。     

不同时变磁场对神经纤维的诱导刺激作用的仿真研究

利用神经纤维的无源电缆模型描述神经纤维在磁刺激下的阈下行为,通过数字仿真得出了神经纤维在不同频率的磁刺激感应电场作用下阈下膜电位的时间特征包括波形和幅度,发现高频的感应电场诱导作用下得到的膜电位幅值小于低频电场的性质。同时采用积分变换频域分析的方法,得出了在不同空间分布的感应电场诱导刺激作用下神经纤维的响应特性,发现和低频比较,高频的空间分布函数频率成分的感应电场诱导得到的膜电位幅值较低。计算出在刺激线圈中采用典型刺激电流作用下在神经纤维响应得到的膜电位的特征。从时空两域阐述神经纤维对不同时变磁场诱导作用下的阈下响应行为,对磁刺激仪中刺激线圈的刺激电流的选择和线圈尺寸的设计都具有指导意义。     

经颅磁刺激在大脑皮质研究中的应用和进展

经颅磁刺激（TMS）是一种能够在脑中感应聚焦电流,瞬间调制大脑皮质的无创方法,在临床研究、基础神经学和诊治疾病等方面有许多应用。通过记录运动皮质诱发电位（MEPs),TMS已经或将成为探测脑下运动路径传导、评价皮质兴奋性、皮质映射和研究皮质塑性的常规工具。TMS能够主动干预脑功能,这种特性使它成为研究正常人脑－行为关系的独特技术,可以建立脑活动与任务完成之间的因果关系,探索脑功能连接。近年来的许多实验又表明,TMS在运动紊乱和精神疾病方面有潜在的治疗作用,但达到临床应用还有一定距离。     

神经和磁线圈的相对位置对磁刺激兴奋点定位的影响

磁刺激时 ,有效地确定兴奋点是十分必要的 ,神经和磁线圈的相对位置对磁刺激兴奋点位置有重要影响。对于位于平行于组织 -空气界面下方平面内的任意走向的直线神经纤维 ,修正的激活函数由感应电场x分量和 y 分量在x方向的导数和直线神经纤维与x轴正方向的夹角决定。只有适当调整线圈的放置 ,使直线神经在八字型线圈中心正下面、平行于八字型线圈共同切线 ,激活函数的负值绝对值最大 ,神经最易兴奋 ;接近线圈表面的神经容易产生兴奋 ,神经纤维的兴奋点在线圈中心正下面;随着神经纤维的深度增加 ,激活函数的峰值迅速减少 ,神经纤维的兴奋点也逐渐偏离线圈中心。     

多信道脑部磁刺激仪的磁场有限元仿真

利用外部的交变磁场,可以对大脑神经系统进行无创刺激.用有限元分析软件--ANSYS对多信道脑部磁刺激仪在不同工作模式下产生的磁场进行了模拟,并将其与实验测量值进行了比较.结果表明,两者之间的误差小于6%,ANSYS能有效模拟多信道磁刺激仪所产生的磁场.通过对仿真结果进行分析得出：改变多信道磁刺激仪工作线圈的位置,可以调整所产生磁场的位置及形状;增加刺激靶位置邻近的工作线圈个数,可以有效改善磁刺激的深度.