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癲癇失神小發(fā)作模型的混沌控制
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本站編輯：admin 日期： 2010-07-26 20:47 點擊：次
【中文摘要】:
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【中文摘要】癲癇是神經(jīng)系統(tǒng)的疑難多發(fā)病癥，癲癇的發(fā)病機理的研究及其治療新途徑的探索一直是神經(jīng)病學中倍受關(guān)注而又尚未完全解決的難題。近年來，混沌控制理論的進展和腦神經(jīng)刺激技術(shù)(特別是經(jīng)顱磁刺激)的發(fā)展為癲癇治療提供了一條新的途徑。 21世紀神經(jīng)科學的研究不再是局限在經(jīng)典的神經(jīng)科學的范圍內(nèi)，而是高度跨學科的科學。本課題的研究是立足于神經(jīng)信息學這一前沿方向上，利用混沌控制的原理，在Simulink平臺上建立的癲癇失神小發(fā)作仿真模型加入外加控制量，探索控制癲癇腦電向正常腦電轉(zhuǎn)化所需要的控制量的類型、強度、頻率等參數(shù)的研究。從而給經(jīng)顱磁刺激治療癲癇提供仿真基礎(chǔ)。 本文先以典型的混沌系統(tǒng)Lorenz系統(tǒng)為例，通過在Simulink平臺上對其進行仿真和混沌控制，研究Lorenz系統(tǒng)在加入干擾后對其混沌特性的影響，將其作為對癲癇模型的混沌控制的基礎(chǔ)。在研究中采用了開環(huán)混沌控制方法，即對系統(tǒng)加入擾動，使原有的Lorenz混沌吸引子混沌特性發(fā)生改變，可能使其趨向周期或倍周期軌道，或是更加“混沌”。 本文在引用失神小發(fā)作仿真模型的基礎(chǔ)上，在定性考慮了磁刺激對神經(jīng)組織的影響并將其簡化后，設(shè)計了兩種控制量：周期控制量和白噪聲控制量，用這兩種控制量對失神小發(fā)作模型進行混沌控制。把加入控制前后的模型輸出(模型中神經(jīng)元群的突觸后電位的導(dǎo)數(shù)，，與EEG相對應(yīng))的波形、功率譜、相平面圖和相關(guān)維數(shù)進行了比較，并以相關(guān)維數(shù)作為混沌指標。 研究發(fā)現(xiàn)：低頻的周期控制(小于1Hz)加入感覺輸入能較大的影響模型的輸出的混沌特性。在皮層上和感覺輸入上加入高頻的周期控制量時，尚不能預(yù)測控制對輸出相關(guān)維數(shù)的變化趨勢。在加入白噪聲控制時，也可以較大程度的影響系統(tǒng)的混沌特性。 由于低頻的周期控制和白噪聲控制會使系統(tǒng)趨向更加“混沌”的狀態(tài)(即相關(guān)維數(shù)上升)，因此在癲癇動物模型混沌控制的研究中，對磁刺激的選擇有一定的參考價值。
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