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题目:起搏器控制耦合神经元系统去同步动力学研究

关键词:起搏器,去同步,正弦信号,方波信号

  摘要



    神经元系统的同步在神经信息传递和转换过程中发挥着至关重要的作用。但是病态同步将造成某些神经疾病。植入脑起搏器是近些年来国内外兴起的治疗帕金森综合症的重要手段。本文以两个全同HR神经元双向电耦合的系统为例,研究了正弦型起搏器和方波型起搏器控制下的去同步问题。对不同的去同步情况进行了分类,并设计了度量指标。对两种类型的起搏器的去同步效果进行了数值模拟。比较了正弦型起搏器和方波型起搏器的去同步效果。这些研究可以为今后的神经生理学实验和临床医学中的脑起搏器治疗方式提供很好的指导。

    第一章概述了本论文的研究背景及意义、神经元放电活动的研究现状、神经元耦合系统同步动力学及去同步方法的研究现状和本文的主要工作内容。

    第二章介绍了神经元的基本知识及几个主要的数学模型,神经元的耦合方式以及其数学模型的建立,并且介绍了三种同步的理论及其判别方法。

    第三章首先对两个全同HR神经元耦合系统的同步性进行理论分析。然后采用正弦型起搏器控制其中一个神经元的方式来达到系统的去同步,对丰富的去同步效果进行分类,并设计相应的度量指标。数值结果表明:正弦型起搏器能有效地完成系统去同步。在一定参数范围内,系统的去同步性对神经元之间耦合强度的敏感性远远大于起搏器的耦合强度。

    第四章以标准方波信号为原型,按照总电荷为零和总电能不变的要求,推导出了方波型起搏器的数学模型。比较了正弦型起搏器和方波型起搏器的去同步效果。在对本文所研究的系统的去同步效率方面,正弦型起搏器的电能效率更高。