【摘要】：目的:體感電刺激(Somatosensory electrical stimulation,SES)是一種微弱的電流刺激并通過一定的介質(zhì)直接刺激被試肢體的技術(shù),已被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域。體感刺激施加到人體后可改善神經(jīng)功能,這可能是由于其影響和改變大腦神經(jīng)活動而引起神經(jīng)可塑性的改變�；趫D論和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的腦功能網(wǎng)絡(luò)研究為從神經(jīng)元和腦區(qū)層面了解神經(jīng)活動的機制提供了工具。因此,利用腦功能網(wǎng)絡(luò)研究體感電刺激時腦電活動的腦網(wǎng)絡(luò)特征對了解體感電刺激引起的大腦神經(jīng)可塑性機制具有重要意義。據(jù)此,本文從體感電刺激下靶刺激和非靶刺激時腦電數(shù)據(jù)的拓?fù)錁?gòu)建、網(wǎng)絡(luò)全局特征分析、腦區(qū)間的信息流動規(guī)律和核心節(jié)點分布等方面,研究不同頻段兩種刺激狀態(tài)對大腦神經(jīng)活動的影響,為進一步了解體感電刺激對神經(jīng)可塑性的影響機制,并為其在認(rèn)知功能改善和神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。方法:本文基于定向傳遞函數(shù)(Directed Transform Function,DTF),分別構(gòu)建10名健康受試者體感電刺激實驗中靶刺激和非靶刺激狀態(tài)下,Delta,Theta,Alpha和Beta頻段32通道腦電數(shù)據(jù)的DTF因果連接矩陣;綜合運用絕對閾值法和顯著性水平法客觀確定網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建閾值,從而進行因果網(wǎng)絡(luò)閾值化處理;基于圖論的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對閾值化后各頻段的因果網(wǎng)絡(luò)進行深入分析,對比兩種刺激狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)和全局效率;利用信息流增益和不同腦區(qū)內(nèi)部及腦區(qū)之間的因果流分析,比較兩種刺激狀態(tài)下腦區(qū)信息流向差異;基于介數(shù)中心性法(Betweenness Centrality,BC)分析兩種刺激狀態(tài)下的核心節(jié)點分布,并分析核心節(jié)點的易損性。結(jié)果:對基于閾值T=0.048構(gòu)建的因果網(wǎng)絡(luò)進行分析,研究結(jié)果表明:(1)在Delta,Theta,Alpha頻段,靶刺激狀態(tài)的聚類系數(shù)顯著高于非靶刺激狀態(tài)(p0.05,配對t檢驗);在Delta,Theta頻段,靶刺激狀態(tài)的全局效率顯著高于非靶刺激狀態(tài)(p0.05,配對t檢驗)。(2)靶刺激狀態(tài)下,大腦的信息通過頂葉集散到各個腦區(qū)實現(xiàn)全腦區(qū)間的傳遞,頂葉對全腦其他腦區(qū)的因果作用顯示出增強效應(yīng);而非靶刺激狀態(tài)下,頂葉更多地參與到全腦區(qū)的信息交互過程中,額葉和枕葉對全腦其他腦區(qū)的因果作用均顯示出增強效應(yīng)。提示非靶刺激可誘導(dǎo)全腦更多腦區(qū)的激活狀態(tài),實現(xiàn)更廣、更遠范圍的腦區(qū)連接。(3)靶刺激狀態(tài)下,網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點主要分布于頂葉;而非靶刺激狀態(tài)下,網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點廣泛地分布于頂葉、額葉和枕葉對應(yīng)腦區(qū)。提示非靶刺激對全腦更廣泛腦區(qū)的激活,信息在各腦區(qū)內(nèi)部形成了集中的處理節(jié)點,并依靠這些核心節(jié)點在多個腦區(qū)間形成協(xié)同效應(yīng)。結(jié)論:體感電刺激實驗中,靶刺激和非靶刺激對EEG腦網(wǎng)絡(luò)均存在激活和誘導(dǎo)作用,而兩種刺激在影響腦功能網(wǎng)絡(luò)的模式上存在顯著差異。靶刺激狀態(tài)下,頂葉在腦電因果網(wǎng)絡(luò)中的作用得以增強,腦電網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出局部性特征。非靶刺激狀態(tài)下,多腦區(qū)間的協(xié)同相互作用得以增強,腦電網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出全局性特征。上述結(jié)果提示,體感電刺激實驗范式中,靶刺激將有助于誘導(dǎo)關(guān)注特定腦區(qū)的可塑性機制,從而實現(xiàn)感興趣功能和腦區(qū)的神經(jīng)康復(fù);而非靶刺激將有助于激活和誘導(dǎo)全腦網(wǎng)絡(luò)中廣泛的關(guān)聯(lián)和協(xié)同作用,從而實現(xiàn)全腦的整體康復(fù)和提升。通過將腦電網(wǎng)絡(luò)因果分析引入體感電刺激領(lǐng)域,能夠為體感電刺激對認(rèn)知的調(diào)制提供理論基礎(chǔ),并有助于將之應(yīng)用于腦神經(jīng)功能的康復(fù)和提升。
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318
【圖文】：

同腦區(qū)間白質(zhì)纖維束的連接得到結(jié)構(gòu)連接網(wǎng)絡(luò)，而腦功能網(wǎng)絡(luò)通過度量不同節(jié)點逡逑的神經(jīng)活動的動態(tài)協(xié)調(diào)性得到功能連接網(wǎng)絡(luò)，而這種動態(tài)協(xié)調(diào)性包含功能連接和逡逑因果連接。如圖１．１所示：逡逑／邐＾邐ｆ邐＼邐／邐＼邐，邐邐逡逑Ｐ邐邋結(jié)構(gòu)栜邐腦結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)邋一逡逑％邐邐Ｊ邐Ｖ－……邋邋－邐」逡逑腦邐／邐１邐越逡逑連邐功能連接邐——邐—網(wǎng)逡逑接邐［邐絡(luò)逡逑／■邋邋丨丨丨丨丨丨丨丨ｍ丨丨丨丨丨丨丨丨丨邋邋丨丨丨逡逑—邋腦功能賄一逡逑ｆ邐Ｎ逡逑邐邋因果連接邐——逡逑ｓ．邐？邐Ｖ

Ｂｅｔａ頻段因果連接矩陣，設(shè)定合適閾值后構(gòu)建優(yōu)化后的各頻段的腦功能網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)逡逑用圖論的分析方法，進一步探究體感電刺激時耙刺激和非靶刺激狀態(tài)誘導(dǎo)的ＥＥＧ逡逑網(wǎng)絡(luò)的差異。本論文研究方案流程圖如圖１．３所示。逡逑１１逡逑

法的公式構(gòu)建不同頻段：Ｄｅｌｔａ頻段（（ＭＨｚ）、Ｔｈｅｔａ頻段（４－８Ｈｚ）、Ａｌｐｈａ頻段逡逑（８－１３Ｈｚ）和Ｂｅｔａ頻段（１３－３０Ｈｚ）的ＤＴＦ因果連接矩陣。逡逑如圖３．４所示，代表１名健康受試者３２通道的Ｄｅｌｔａ頻段體感電刺激下靶刺激逡逑和非靶刺激時的腦電數(shù)據(jù)基于ＤＴＦ方法構(gòu)建的因果連接矩陣。逡逑翻棚ｉ逡逑５邐１０邐１５邐２０邐２５邐３０邐５邐１０邐１５邐２０邐２５邐３０邐ｕ逡逑通道（ｊ）邐通道（ｊ）逡逑圖３．４邋１名受試者３２通道的Ｄｅｌｔａ頻段體感電刺激下靶刺激和非靶刺激時的ＤＴＦ因果連接矩陣逡逑（左）靶刺激時ＤＴＦ因果連接矩陣；（右）非靶刺激時ＤＴＦ因果連接矩陣。矩陣中的任意元逡逑素ａｙ代表從通道ｙ到通道／的連接值，連接值的大小由不同的顏色進行表示，紅色代表最大的逡逑連接值，藍色代表最小的連接值，顏色從藍色逐漸變化到紅色，代表連接值逐漸增大。逡逑３．３．２閾值的選擇逡逑上一節(jié)通過定向傳遞函數(shù)計算，得到量化３２通道腦電數(shù)據(jù)之間關(guān)系的ＤＴＦ因逡逑果連接矩陣。當(dāng)ＤＴＦｉ；不為零時說明Ｊ通道與／通道之間存在著連接，但是由于多通逡逑道中兩兩通道之間的因果關(guān)系可能會受其他通道的影響，造成這種連接可能存在逡逑“偽連接”的情況。因此，需要設(shè)定合適的閾值Ｔ，對構(gòu)建的ＤＴＦ矩陣進行閾值逡逑化處理。如果閾值Ｔ設(shè)置過小，網(wǎng)絡(luò)中邊的數(shù)量過多，則會造成過多的偽連接；逡逑反之

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 裘志軍;陳旨娟;田心;;基于Granger因果分析研究顳葉癲癇腦電的網(wǎng)絡(luò)特性[J];天津醫(yī)科大學(xué)學(xué)報;2014年06期

2 石慶麗;燕浩;陳紅燕;王凱;姚婧t

本文編號：2795134