【摘 要】
：
经颅磁声电刺激是一种基于磁声耦合效应的新型神经调控手段,具有无创安全、高穿透性、高分辨率等优势。现有研究证实了该方法调节大脑活动的有效性,但其作用机理尚不清楚,且极少涉及认知功能方面。工作记忆是思维、决策、推理等认知功能的基础,本文从动物行为学和神经电生理角度,运用脑电信号分析方法,重点探究磁声耦合作用对工作记忆相关节律活动的影响,对揭示其深层调控机制具有重要意义。本文研究属于电气工程与生命科学、
【基金项目】
：
国家自然科学基金（51877069）； 河北省自然科学基金（E2021202184）；
论文部分内容阅读
经颅磁声电刺激是一种基于磁声耦合效应的新型神经调控手段,具有无创安全、高穿透性、高分辨率等优势。现有研究证实了该方法调节大脑活动的有效性,但其作用机理尚不清楚,且极少涉及认知功能方面。工作记忆是思维、决策、推理等认知功能的基础,本文从动物行为学和神经电生理角度,运用脑电信号分析方法,重点探究磁声耦合作用对工作记忆相关节律活动的影响,对揭示其深层调控机制具有重要意义。本文研究属于电气工程与生命科学、医学等交叉融合的热点领域,主要研究内容如下:1、针对声波建模方程的准确性与计算速度问题,基于k空间伪谱法,构建大鼠颅脑数值仿真模型,计算磁声耦合感应电场在颅脑的空间分布,讨论换能器焦距、超声频率、换能器位置等参数对感应电场聚焦特性的影响。结果显示,换能器焦距、阵元数和超声频率对感应电场聚焦特性的影响类似,调整平面型换能器位置与超声波束偏移角度,有助于实现多脑区、同步性聚焦刺激,为优化换能器参数设计和精准调控工作记忆关键脑区提供理论依据。2、为了探究磁声耦合效应对工作记忆功能的影响,设计并实施经颅磁声电刺激大鼠工作记忆实验,包括经颅磁声电刺激实验与工作记忆行为学实验,记录每日行为学实验的正确率与完成时间,同步采集大鼠前额叶皮层局部场电位信号（LFPs）。行为学实验结果显示,刺激组行为学正确率高于对照组,行为学训练完成时间低于对照组,更早地达到行为学训练要求,说明施加刺激能够提高大鼠工作记忆行为学能力。局部场电位信号同步采集过程为整体和局部两个角度分析奠定了基础。3、从神经节律整体特征角度,运用时频分析法,分别讨论刺激时长、超声强度和磁感应强度对大鼠前额叶皮层神经节律能量分布的影响,并基于相位幅值耦合分析进一步观察刺激后神经节律耦合模式的变化情况。结果显示,随着刺激强度的增加,刺激组LFPs信号能量呈现不断增加趋势;施加刺激后,theta、alpha、gamma频段LFPs能量均明显增强（P＜0.05）,神经节律耦合模式由delta-gamma模式向theta-gamma模式的转变,而alpha节律与gamma节律之间的耦合关系基本不变。4、从神经节律局部特征角度,基于互信息法、定向传递函数和图论分析法,分别从时间相关性、因果关联特性、功能网络连接属性方面,重点探究刺激对工作记忆形成后大鼠前额叶皮层神经信息传递与整合过程的影响。结果表明,施加刺激能够增强前额叶皮层不同区域神经元集群在时间上的相关性,加快皮层集群之间的信息传递和信息流动,促进个体进行新信息的快速编码与记忆网络的高效整合。综上所述,施加一定强度的经颅磁声电刺激,能够促进工作记忆相关节律振荡活动,加快前额叶皮层神经元集群间的信息交互,从而提高大鼠工作记忆行为学能力。研究结果有助于揭示磁声耦合效应调控工作记忆的神经振荡机制,为工作记忆障碍、节律异常等神经退行性疾病症状的改善提供辅助手段。
其他文献
非隔离双向DC-DC变换器具有拓扑结构简单、效率高等优点,广泛应用于新能源汽车的车载充放电,新能源储能以及光伏发电等领域。提高变换器的效率以及功率密度、减少变换器的成本对于新能源产业的发展具有重要意义。其中,软开关技术是非隔离双向DC-DC变换器的众多热点研究之一。相比传统的软开关实现方式,临界电流模式变换器具有效率和功率密度高、成本低以及电流动态响应速度快等优点,受到越来越多的关注和研究。首先,
作为当今电力系统的中枢,变电站发挥着连接发电厂和用电单位的纽带作用,常用于对电能进行调节、变换、传递以及分配。目前,变电站设备的运行状态检测以及故障巡检工作主要通过巡视员以目视等方式进行,但此方式作业强度大、设备信息判断滞后,易出现误操作。相比之下,利用巡检机器人对变电站内电气设备的工作状态进行检测,可以较好地解决以上问题。采用在站内铺设磁条,依靠预设路线完成巡检工作的磁导航机器人在诸多变电站中投
SiC MOSFET具有耐高温、耐高压和开关速度快等优点,在轨道交通、航空航天、国防军工等高频、高温、高压和强辐射的工作环境中应用时有着难以替代的优势。随着SiC MOSFET的不断发展,对其短路保护的相关研究引起了国内外学者的广泛关注。可靠的短路保护能大幅降低SiC MOSFET的失效率,从而保障电力电子装置在复杂环境下的可靠性。但是,现有的短路保护方案在响应速度、精度和抗扰性等方面难以满足Si
压电振动能量采集器在传统电力供电网不能直接提供电能的无线传感、嵌入式医疗、微机电、物联网器件等低功率设备供电中具有广泛的应用前景,其中分段悬臂梁采集器具有低频、宽带、微尺寸和多向高效采集等潜在优点成为研究热点。然而,目前分段器件分布参数模型不具一般性,不能满足变截面、多质量块、变角度等复杂结构器件的电极优化配置、性能预测、结构设计及宽频调节机理分析。为此,本文基于压电本构方程、欧拉伯努利梁理论和传
近年来,煤、石油等化石燃料在全球范围内的储量逐年降低,而且大量化石燃料燃烧产生的SO2和CO2会严重地污染大气环境并导致全球变暖问题。所以中国目前大力推崇太阳能光伏阵列并网、电动汽车、燃料电池等清洁能源项目的发展,然而光伏、燃料电池的输出电压等级较低,电动汽车蓄电池的输出电压等级也不能满足电动汽车的负载要求,所以具有高增益、高效率、高功率密度的DC-DC变换器就成为了这些应用场合的重要技术之一。非
为研究近断层长周期地震波对桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系地震响应的影响，以某实际桥梁结构体系为研究对象，充分考虑桥墩塑性铰、桩土相互作用、桥台背土相互作用和碰撞接触等非线性边界条件，采用峰值加速度和卓越频率相近的近断层脉冲型地震波、近断层类谐和地震波、近断层长周期地震波和普通近场地震波各3条分析不同类型地震波对结构体系地震响应的影响。同时，选取不同脉冲周期的近断层脉冲型地震波分析脉冲周期对结构体
具有两级或多级AC-AC变换器的无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）系统,含有昂贵的直流侧电容与笨重的低频输入电感,增加了系统的成本与体积。另外,直流侧电解电容的存在会影响系统的寿命与可靠性。因此,具有矩阵变换器的WPT系统（矩阵式WPT系统,Matrix Converter Based Wireless Power Transfer Systems,MCWPT）
随着我国高压直流输电系统的快速发展,各种非线性电力电子器件大量投入电网使用,导致电网遭受严重的谐波污染。电力变压器作为高压直流输电系统中的重要设备,受到谐波干扰时,磁化特性发生改变,出现温升增高、噪声加剧以及损耗增加等现象,进而引起设备局部过热、电气绝缘受损,严重影响系统运行的稳定性、安全性和可靠性。因此,开展谐波激励条件下铁磁材料磁滞及损耗特性的研究,对电磁装置损耗预测、温升分析以及结构优化有着
电动汽车磁耦合谐振式无线电能传输（MCR-WPT）系统以非接触形式将电能从发射端传递到接收端,避免了有线充电方式导线磨损易老化、插头频繁插拔引起漏电等问题,提高了电动汽车充电安全性。目前电动汽车动力电池一般采用恒流恒压的充电模式,但该模式充电时间长、充电效率低;同时,由于MCR-WPT系统强非线性、多变量的复杂特性,传统控制策略在动力电池内阻变化和系统原副线圈偏移时的抗干扰性与动态响应性不足。针对
随着储能技术的快速发展,以锂离子电池为代表的储能电池的应用越来越广泛。在工程应用中,由于单节锂离子电池等单体电压等级比较低,通常将储能单体串联组成一个模块以提升电压等级。由于单体间存在差异,电池串中的某些单体可能存在过充和过放现象,因而储能系统需要配置均衡电路。传统的储能系统由充电器和电压均衡电路组成,二者是相互独立的。本文通过将电压均衡电路集成到充电器中形成均衡充电器,减少了元器件的数量,简化了