【摘要】：針灸是中國醫(yī)學的重要組成部分，長期的臨床實驗已經(jīng)證明其有效性。相同的中醫(yī)針刺手法作用于不同的穴位會產(chǎn)生不同的效果，目前這種差異性產(chǎn)生機理尚不清楚。經(jīng)顱磁刺激（TMS）和經(jīng)顱電刺激（TDCS）是治療神經(jīng)疾病的有效手段，然而相同作用形式對不同個體的效果存在差異。神經(jīng)系統(tǒng)通過對外部刺激信號進行編碼實現(xiàn)信息傳遞和接收，相同刺激產(chǎn)生不同作用的內(nèi)在機理是神經(jīng)元放電起始動態(tài)機制不同。本文提出外部刺激通過改變神經(jīng)元放電起始動態(tài)影響神經(jīng)元編碼的假說，以期解決針刺神經(jīng)元編碼、TMS作用機制的科學問題。 首先，針對針刺神經(jīng)元編碼機制問題，本文首次將針刺等效為電流刺激，研究刺激輸入?yún)?shù)、神經(jīng)元固有離子通道特性對神經(jīng)元放電閾值的影響機制，建立神經(jīng)元的放電閾值方程。發(fā)現(xiàn)與三類神經(jīng)元興奮性對應的離子電導取值區(qū)域，證明神經(jīng)元的興奮性類型由閾下離子電流激活曲線形狀決定。 其次，為了研究TMS影響神經(jīng)元編碼的機制，本文首次建立TMS感應外電場作用下的最小神經(jīng)元模型，分析交流外電場作用下神經(jīng)元的放電模式。采用相平面和分岔分析外電場影響興奮性的動力學機制，通過研究發(fā)現(xiàn)外電場作用影響閾下電位處不同動力學離子電流競爭結(jié)果，從而導致三種不同放電模式。 然后，根據(jù)神經(jīng)元閾下電流與放電起始動態(tài)機制的關(guān)系，首次提出一種采用Wash-out濾波器動力學控制方法，實現(xiàn)神經(jīng)元興奮性轉(zhuǎn)換控制。通過研究發(fā)現(xiàn)Wash-out濾波器通過影響閾下離子電流競爭結(jié)果改變Hopf分岔點的位置。 再次，閉環(huán)電生理實驗是實現(xiàn)神經(jīng)元編碼改變的有效方法，可任意改變神經(jīng)元編碼。針對神經(jīng)元模型的不確定性和噪聲影響，首次提出設(shè)計閉環(huán)電生理實驗思路。選取隨機HH單室和多室模型為控制對象，采用自適應模糊控制方法實現(xiàn)異常放電起始與放電傳播控制，通過研究發(fā)現(xiàn)噪聲影響神經(jīng)元平衡點穩(wěn)定性，從而產(chǎn)生異常編碼。 最后，針對神經(jīng)髓鞘缺失癥電刺激閉環(huán)電生理控制和神經(jīng)元內(nèi)部狀態(tài)不可測問題，首次提出一種基于卡爾曼濾波器估計的狀態(tài)反饋跟蹤控制方法，實現(xiàn)髓鞘缺失癥異常編碼跟蹤正常單次放電模式，抑制異常編碼模式沿軸突傳播，通過研究發(fā)現(xiàn)異常編碼的動力學基礎(chǔ)是離子電導改變導致Hopf分岔產(chǎn)生，，同時證明此控制方法輸出電流處于神經(jīng)元能承受的生理電流范圍之內(nèi)，可以用于閉環(huán)電生理實驗控制。
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【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R245;TN911.7

【參考文獻】

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1 徐進;陳珊杰;;EKF直接轉(zhuǎn)矩控制的感應電機狀態(tài)觀測器[J];高電壓技術(shù);2007年05期

本文編號：2425768