基于脑电的磁刺激运动皮层和运动相关穴位的脑功能网络分析

摘要

运动功能是人类完成基本生活的保障。随着当今生活压力的增大，患有运动神经损伤疾病的人数不断增加，并且越来越多的证据表明，不同的精神疾病和神经疾病都可以被看成是一种失连接综合症，而且该失连接不但体现在特定脑区之间的连接受损，更表现为全脑拓扑网络结构的破坏，所以从网络的角度探索大脑的奥秘显得尤为重要。近年来经颅磁刺激技术（TMS）的发展和应用，为研究者对于大脑的探索提供了有力的非侵入性技术。经颅磁刺激技术和脑功能网络分析手段的联合应用为人类对大脑的探索开辟了新的领域和思路。 本文利用磁刺激技术对人体大脑运动皮层和运动相关穴位进行了刺激，提取脑电信号，并基于图论的复杂网络理论对所采集的脑电信号数据进行了脑功能网络的构建和分析，主要工作内容如下： （1）实施了运动阈值的测量实验，测取了不同被试的运动阈值。完成了磁刺激大脑运动皮层及脑电信号提取的实验，其中刺激强度分别为110%和30%运动阈值，刺激频率为1Hz，刺激位置为大脑左半球初级运动区，刺激时长为1min；完成了磁刺激运动相关穴位及脑电信号提取的实验，其中刺激强度为1.76T，刺激频率为1Hz，刺激靶点为光明穴，刺激时长为2min。 （2）利用基于图论的复杂网络理论完成了磁刺激大脑运动皮层的脑功能网络的构建工作，分析了不同刺激强度下的脑功能连接情况，并参照复杂网络属性对所构建的不同刺激强度下脑功能网络属性参数进行了计算和统计学分析。 （3）通过选取合适阈值对导联间相关性维度进行测量完成了磁刺激运动相关穴位的脑功能网络构建工作，并从全局和局部属性两部分出发，对磁刺激穴位和假穴分别构建的脑功能网络的网络属性进行了参数计算和统计学分析。 本文基于磁刺激大脑运动皮层和运动相关穴位的脑功能网络构建和分析，从脑功能网络的角度研究磁刺激技术对于大脑脑区及神经皮层之间交互作用的影响，将对揭示大脑的奥秘起到重要的作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 磁刺激技术

1.1.1 磁刺激技术简介

1.1.2 磁刺激技术的发展历史

1.1.3 磁刺激技术的应用

1.2 脑电（EEG）信号概述

1.2.1 脑电（EEG）发展历史

1.2.2 脑电信号（EEG）的应用

1. 3 课题背景、目的

1.3.1 课题背景

1.3.2 研究目的

1. 4 课题 研究内容

第二章 复杂网络

2.1 复杂网络概述

2.2 网络拓扑属性

2.2.1 全局属性

2.2.2 局部属性

2.2.3 模块性

2.2.4 匹配性

2.3 基于脑电信号的脑功能网络研究

2.4 本章小结

第三章 磁刺激大脑运动皮层的脑功能网络构建与分析

3.1 磁刺激运动皮层实验及脑电信号提取

3.1.1 实验对象

3.1.2 实验仪器的选择

3.1.3 运动阈值（MOTOR THRESHOLD,MT）的测取

3.1.4 刺激参数设定和刺激方案

3.1.5 实验安全性

3.2 脑电信号预处理

3.3 脑功能网络构建

3.3.1 关联特性分析

3.3.2 阈值选取

3.3.3 节点和边的定义

3.4 脑功能网络属性分析

3.4.1 全局属性

3.4.2 局部属性分析

3.4.3 模块度

3.4.4 匹配度

3.5 本章小结

第四章 磁刺激运动相关穴位的脑功能网络构建与分析

4.1 磁刺激穴位实验及脑电信号提取

4.1.2 穴位的选取

4.1.3 实验设备

4.1.4 实验参数设置及实施

4.2 脑电数据的预处理

4.3 脑功能网络的构建

4.3.1 关联特性分析

4.3.2 阈值的选取

4.3.3 节点和边的定义

4.4 脑功能网络分析

4.4.1 全局属性

4.4.2 局部属性

4.4.3 模块度

4.4.4 匹配性

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关成果

致谢