基于神經(jīng)傳導(dǎo)機(jī)制的機(jī)器味覺建模與仿真分析
發(fā)布時(shí)間:2021-12-31 06:46
目前,人工智能是全世界范圍內(nèi)重點(diǎn)關(guān)注的熱點(diǎn)技術(shù),其中機(jī)器感知作為人工智能的重要組成部分,是人工智能進(jìn)行信息獲取和實(shí)現(xiàn)與外界信息交互的重要來源。機(jī)器感知包括機(jī)器視覺、機(jī)器嗅覺和機(jī)器味覺等,其主要目的是利用機(jī)器來模擬、延伸和擴(kuò)展人的感知或認(rèn)知能力,其中基于生理基礎(chǔ)建立神經(jīng)感知模型是推動(dòng)機(jī)器感知發(fā)展的有效手段之一。因此,本文基于味覺生理基礎(chǔ)建立味覺神經(jīng)傳導(dǎo)模型,探求人類味覺神經(jīng)系統(tǒng)感知外界刺激的響應(yīng)模式,對(duì)推動(dòng)機(jī)器味覺感知的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。生理感知模型是研究生物神經(jīng)系統(tǒng)各項(xiàng)生理活動(dòng)的有效手段,為了揭示味覺神經(jīng)傳導(dǎo)機(jī)理以及探求味覺系統(tǒng)響應(yīng)外界刺激的作用模式,本文基于味覺神經(jīng)生理解剖基礎(chǔ),建立了具有混沌網(wǎng)絡(luò)特性的味覺神經(jīng)傳導(dǎo)模型。通過梳理味覺神經(jīng)傳導(dǎo)通路,進(jìn)而抽象神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),對(duì)神經(jīng)傳導(dǎo)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化表達(dá),使用二階微分方程表征味覺模型中各節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)特性,完成從味覺感受器到大腦皮質(zhì)味覺區(qū)的味覺神經(jīng)傳導(dǎo)機(jī)制建模。同時(shí)采集大腦響應(yīng)不同強(qiáng)度味覺刺激的腦電信號(hào),一方面通過味覺腦電實(shí)驗(yàn)探究大腦響應(yīng)味覺刺激時(shí)的響應(yīng)規(guī)律;另一方面,將味覺腦電信號(hào)與味覺神經(jīng)傳導(dǎo)模型響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,完...
【文章來源】:東北電力大學(xué)吉林省
【文章頁數(shù)】:60 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2本文研宄思路結(jié)構(gòu)圖??本文共分為5個(gè)章節(jié),主要研宂內(nèi)容如下:??第1章介紹了課題的研究背景和意義,從味覺生理解剖基礎(chǔ)和建模研究兩個(gè)方面闡述??國內(nèi)外的研宄現(xiàn)狀并簡析,最后提出本文的主要研宄內(nèi)容
?第2章味覺生理基礎(chǔ)與味覺腦電實(shí)驗(yàn)???葉皮層?????中央被蓋束??三叉神卜耳神‘經(jīng)節(jié)?面神經(jīng)??mi??迷走神經(jīng)\??膝神經(jīng)節(jié)??圖2-1味覺神經(jīng)傳導(dǎo)機(jī)制??2.1.2腦電理論基礎(chǔ)??大腦是最高級(jí)的器官,與人類各項(xiàng)基本生理活動(dòng)以及情感、睡眠等密切相關(guān)。伴隨腦??電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腦電信號(hào)的皮外測(cè)量技術(shù)為研究各項(xiàng)生理活動(dòng)中大腦的??反應(yīng)提供了一種無創(chuàng)傷的有效手段,通過觀察放置在頭皮上的兩個(gè)電極之間的電勢(shì)差隨時(shí)??間的變化,來反應(yīng)大腦內(nèi)部神經(jīng)細(xì)胞在這段時(shí)間內(nèi)的電生理活動(dòng)的總和,這種無創(chuàng)傷的測(cè)??量方式為科學(xué)研究帶來極大便利和機(jī)會(huì)。腦電信號(hào)蘊(yùn)含大量的生理和心理信息,反映著大??腦各種復(fù)雜的生理活動(dòng)。正常在大腦非死亡狀態(tài)下,大腦在未受到外界刺激時(shí)會(huì)自發(fā)地產(chǎn)??生一種連續(xù)節(jié)律性的電位變化,這種腦電信號(hào)成為自發(fā)腦電。而當(dāng)人在受到某種刺激時(shí),??腦電波會(huì)呈現(xiàn)出一種隨機(jī)的、特定的誘發(fā)腦電波波形,這種腦電信號(hào)稱為誘發(fā)腦電。而引??發(fā)此類腦電產(chǎn)生的刺激電位被稱為事件相關(guān)腦電位[5()]。??腦電信號(hào)是腦功能狀態(tài)的外部反應(yīng),表征大腦的復(fù)雜得多項(xiàng)生理活動(dòng),信號(hào)相對(duì)復(fù)雜??且有以下幾種信號(hào)特征[51]:??1)?信號(hào)較弱,非平穩(wěn)??腦電信號(hào)有一定的隨機(jī)性且信號(hào)較弱,通常只有50?lOO^V,在進(jìn)行信息采集的??過程中需要經(jīng)過濾波器,放大器和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換才能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別,由??于影響腦電信號(hào)的各項(xiàng)生理因素較多且容易不斷變化,故腦電信號(hào)同時(shí)呈現(xiàn)出非??平穩(wěn)性特征。??-8-??
?第2章味覺生理基礎(chǔ)與味覺腦電實(shí)驗(yàn)???過濾波器將干擾信號(hào)進(jìn)行過濾,盡量保持原本信號(hào)波形不失真,提升信號(hào)信噪比,最后再??經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換,將采集到的原始信號(hào)變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的信號(hào),從而??保存在腦電系統(tǒng)中。??腦電帽電極導(dǎo)聯(lián)依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)電極位置進(jìn)行放置,具體位置如圖2-2??所示。表2-1所示為電極系統(tǒng)匹配表。??前面??…#1?根??Fpl?1??[/??J?:?F3?^?F4?\V??(f?????O?Gi?-G4?T4?J?j??aV^\?\??左渾\?P3?;Z?P4?/?/右耳??V5'.'?L.,,y??01...?.?02??枕壞粗隆??圖2-2國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)電極位置??表2-1?10-20電極系統(tǒng)電極匹配表名稱??區(qū)域?電極?^??前額?Fpl?Fp2??側(cè)額?F7?F8??額區(qū)?F3?F4?Fz??中央?C3?C4?Cz??顳區(qū)?T3?T4??后顳?T5?T6??頂區(qū)?P3?P4?Pz??枕區(qū)?01?02???^?A1?A2???根據(jù)研宄結(jié)果可知,在大腦皮層主要味覺區(qū)域分別為腦頂、腦中央溝、腦島、眶額葉??皮層,根據(jù)大腦皮層味覺區(qū)的分布選取相應(yīng)的電極[5\味覺初級(jí)皮層對(duì)應(yīng)的點(diǎn)極為:Pz、??Cz、C3、C4、Fz;味覺次級(jí)皮層:F3、F4、Fpl、Fp2。??2.2.2實(shí)驗(yàn)流程??為達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果,保證腦電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可用性,需要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行以下準(zhǔn)備工??-10-??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于MATLAB的小波降噪研究[J]. 姜波. 電子制作. 2019(13)
[2]自然界信號(hào)的1/f特征和感覺神經(jīng)系統(tǒng)響應(yīng)特性[J]. 范博強(qiáng),何裕嘉,于玉國. 中國科學(xué):生命科學(xué). 2016(04)
[3]味覺神經(jīng)損傷與再生對(duì)動(dòng)物味覺功能影響的研究進(jìn)展[J]. 范媛媛,于東明,史玉娟,閆劍群,蔣恩社. 生理學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]人腦對(duì)味覺刺激反應(yīng)的功能磁共振成像的任務(wù)模式的初步探討[J]. 劉雪梅,劉洪臣,金真,李科. 中國醫(yī)藥導(dǎo)刊. 2010(05)
[5]Welch功率譜估計(jì)算法仿真及分析[J]. 張峰,石現(xiàn)峰,張學(xué)智. 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[6]小波分析及其應(yīng)用研究[J]. 文進(jìn)愛,彭仲,歐瑜楓. 大眾科技. 2009(08)
[7]孤束核與鼓索間味覺神經(jīng)信號(hào)通路的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 毛立民,郅媛媛,曲正,韓斯琴高娃,李成樹. 現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2009(02)
[8]Progress in bionic information processing techniques for an electronic nose based on olfactory models[J]. LI Guang1, FU Jun2, ZHANG Jia3 & ZHENG JunBao4 1 State Key Laboratory of Industrial Control Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2 Department of Biomedical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 3 Sir Run Run Shaw Hospital, Affiliated with the School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310016, China; 4 Faculty of Informatics and Electronics, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China. Chinese Science Bulletin. 2009(04)
[9]味覺感受細(xì)胞離子通道和動(dòng)作電位的建模與仿真[J]. 陳培華,劉曉東,張威,周俊,王平,楊巍,羅建紅. 中國科學(xué)(C輯:生命科學(xué)). 2009(02)
[10]經(jīng)典功率譜估計(jì)及其仿真[J]. 宋寧,關(guān)華. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2008(11)
博士論文
[1]孤束核味覺區(qū)腦啡肽和γ-氨基丁酸對(duì)味覺信息的調(diào)制作用[D]. 劉玲.河北醫(yī)科大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于腦電信號(hào)的情緒分類研究[D]. 袁海云.南京師范大學(xué) 2014
[2]基于腦電信號(hào)的視頻誘發(fā)情緒識(shí)別[D]. 段若男.上海交通大學(xué) 2014
[3]大鼠味覺厭惡學(xué)習(xí)對(duì)迷走神經(jīng)傳入放電及腦內(nèi)FOS表達(dá)的影響[D]. 李海艷.河北師范大學(xué) 2007
[4]味覺細(xì)胞芯片及其在味覺傳導(dǎo)機(jī)理中的研究[D]. 李燕.浙江大學(xué) 2006
本文編號(hào):3559810
【文章來源】:東北電力大學(xué)吉林省
【文章頁數(shù)】:60 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2本文研宄思路結(jié)構(gòu)圖??本文共分為5個(gè)章節(jié),主要研宂內(nèi)容如下:??第1章介紹了課題的研究背景和意義,從味覺生理解剖基礎(chǔ)和建模研究兩個(gè)方面闡述??國內(nèi)外的研宄現(xiàn)狀并簡析,最后提出本文的主要研宄內(nèi)容
?第2章味覺生理基礎(chǔ)與味覺腦電實(shí)驗(yàn)???葉皮層?????中央被蓋束??三叉神卜耳神‘經(jīng)節(jié)?面神經(jīng)??mi??迷走神經(jīng)\??膝神經(jīng)節(jié)??圖2-1味覺神經(jīng)傳導(dǎo)機(jī)制??2.1.2腦電理論基礎(chǔ)??大腦是最高級(jí)的器官,與人類各項(xiàng)基本生理活動(dòng)以及情感、睡眠等密切相關(guān)。伴隨腦??電技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)腦電信號(hào)的皮外測(cè)量技術(shù)為研究各項(xiàng)生理活動(dòng)中大腦的??反應(yīng)提供了一種無創(chuàng)傷的有效手段,通過觀察放置在頭皮上的兩個(gè)電極之間的電勢(shì)差隨時(shí)??間的變化,來反應(yīng)大腦內(nèi)部神經(jīng)細(xì)胞在這段時(shí)間內(nèi)的電生理活動(dòng)的總和,這種無創(chuàng)傷的測(cè)??量方式為科學(xué)研究帶來極大便利和機(jī)會(huì)。腦電信號(hào)蘊(yùn)含大量的生理和心理信息,反映著大??腦各種復(fù)雜的生理活動(dòng)。正常在大腦非死亡狀態(tài)下,大腦在未受到外界刺激時(shí)會(huì)自發(fā)地產(chǎn)??生一種連續(xù)節(jié)律性的電位變化,這種腦電信號(hào)成為自發(fā)腦電。而當(dāng)人在受到某種刺激時(shí),??腦電波會(huì)呈現(xiàn)出一種隨機(jī)的、特定的誘發(fā)腦電波波形,這種腦電信號(hào)稱為誘發(fā)腦電。而引??發(fā)此類腦電產(chǎn)生的刺激電位被稱為事件相關(guān)腦電位[5()]。??腦電信號(hào)是腦功能狀態(tài)的外部反應(yīng),表征大腦的復(fù)雜得多項(xiàng)生理活動(dòng),信號(hào)相對(duì)復(fù)雜??且有以下幾種信號(hào)特征[51]:??1)?信號(hào)較弱,非平穩(wěn)??腦電信號(hào)有一定的隨機(jī)性且信號(hào)較弱,通常只有50?lOO^V,在進(jìn)行信息采集的??過程中需要經(jīng)過濾波器,放大器和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換才能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別,由??于影響腦電信號(hào)的各項(xiàng)生理因素較多且容易不斷變化,故腦電信號(hào)同時(shí)呈現(xiàn)出非??平穩(wěn)性特征。??-8-??
?第2章味覺生理基礎(chǔ)與味覺腦電實(shí)驗(yàn)???過濾波器將干擾信號(hào)進(jìn)行過濾,盡量保持原本信號(hào)波形不失真,提升信號(hào)信噪比,最后再??經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換,將采集到的原始信號(hào)變成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的信號(hào),從而??保存在腦電系統(tǒng)中。??腦電帽電極導(dǎo)聯(lián)依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)電極位置進(jìn)行放置,具體位置如圖2-2??所示。表2-1所示為電極系統(tǒng)匹配表。??前面??…#1?根??Fpl?1??[/??J?:?F3?^?F4?\V??(f?????O?Gi?-G4?T4?J?j??aV^\?\??左渾\?P3?;Z?P4?/?/右耳??V5'.'?L.,,y??01...?.?02??枕壞粗隆??圖2-2國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)10-20系統(tǒng)電極位置??表2-1?10-20電極系統(tǒng)電極匹配表名稱??區(qū)域?電極?^??前額?Fpl?Fp2??側(cè)額?F7?F8??額區(qū)?F3?F4?Fz??中央?C3?C4?Cz??顳區(qū)?T3?T4??后顳?T5?T6??頂區(qū)?P3?P4?Pz??枕區(qū)?01?02???^?A1?A2???根據(jù)研宄結(jié)果可知,在大腦皮層主要味覺區(qū)域分別為腦頂、腦中央溝、腦島、眶額葉??皮層,根據(jù)大腦皮層味覺區(qū)的分布選取相應(yīng)的電極[5\味覺初級(jí)皮層對(duì)應(yīng)的點(diǎn)極為:Pz、??Cz、C3、C4、Fz;味覺次級(jí)皮層:F3、F4、Fpl、Fp2。??2.2.2實(shí)驗(yàn)流程??為達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果,保證腦電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可用性,需要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行以下準(zhǔn)備工??-10-??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于MATLAB的小波降噪研究[J]. 姜波. 電子制作. 2019(13)
[2]自然界信號(hào)的1/f特征和感覺神經(jīng)系統(tǒng)響應(yīng)特性[J]. 范博強(qiáng),何裕嘉,于玉國. 中國科學(xué):生命科學(xué). 2016(04)
[3]味覺神經(jīng)損傷與再生對(duì)動(dòng)物味覺功能影響的研究進(jìn)展[J]. 范媛媛,于東明,史玉娟,閆劍群,蔣恩社. 生理學(xué)報(bào). 2014(05)
[4]人腦對(duì)味覺刺激反應(yīng)的功能磁共振成像的任務(wù)模式的初步探討[J]. 劉雪梅,劉洪臣,金真,李科. 中國醫(yī)藥導(dǎo)刊. 2010(05)
[5]Welch功率譜估計(jì)算法仿真及分析[J]. 張峰,石現(xiàn)峰,張學(xué)智. 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(04)
[6]小波分析及其應(yīng)用研究[J]. 文進(jìn)愛,彭仲,歐瑜楓. 大眾科技. 2009(08)
[7]孤束核與鼓索間味覺神經(jīng)信號(hào)通路的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 毛立民,郅媛媛,曲正,韓斯琴高娃,李成樹. 現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2009(02)
[8]Progress in bionic information processing techniques for an electronic nose based on olfactory models[J]. LI Guang1, FU Jun2, ZHANG Jia3 & ZHENG JunBao4 1 State Key Laboratory of Industrial Control Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2 Department of Biomedical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 3 Sir Run Run Shaw Hospital, Affiliated with the School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310016, China; 4 Faculty of Informatics and Electronics, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China. Chinese Science Bulletin. 2009(04)
[9]味覺感受細(xì)胞離子通道和動(dòng)作電位的建模與仿真[J]. 陳培華,劉曉東,張威,周俊,王平,楊巍,羅建紅. 中國科學(xué)(C輯:生命科學(xué)). 2009(02)
[10]經(jīng)典功率譜估計(jì)及其仿真[J]. 宋寧,關(guān)華. 現(xiàn)代電子技術(shù). 2008(11)
博士論文
[1]孤束核味覺區(qū)腦啡肽和γ-氨基丁酸對(duì)味覺信息的調(diào)制作用[D]. 劉玲.河北醫(yī)科大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于腦電信號(hào)的情緒分類研究[D]. 袁海云.南京師范大學(xué) 2014
[2]基于腦電信號(hào)的視頻誘發(fā)情緒識(shí)別[D]. 段若男.上海交通大學(xué) 2014
[3]大鼠味覺厭惡學(xué)習(xí)對(duì)迷走神經(jīng)傳入放電及腦內(nèi)FOS表達(dá)的影響[D]. 李海艷.河北師范大學(xué) 2007
[4]味覺細(xì)胞芯片及其在味覺傳導(dǎo)機(jī)理中的研究[D]. 李燕.浙江大學(xué) 2006
本文編號(hào):3559810
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