基于MATLAB GUI的脑网络仿真平台构建与分析

摘要

近年来，随着欧美等国陆续启动脑计划的研究，人类脑科学的研究在全球掀起新的热潮。大脑是人体内结构和功能最复杂的器官，大脑功能的执行依赖于多个脑区之间的交互，因此需要从全脑尺度研究大脑的机制和病变原理。脑网络可以从结构学、形态学等多角度研究脑的结构和功能以及与疾病的关系，成为脑科学研究的主流方向之一。对于脑网络的研究，不仅要求掌握必要的医学知识，还要具备信号处理分析技术，这种多学科的交叉融合需要研究者具有较高的科研素养，因此搭建操作简便，直观显示的脑网络平台，把大脑功能进行可视化，对于科研工作具有重要意义。 本文基于MATLAB GUI，使用MATLAB语言编写核心代码，搭建脑网络仿真平台，其操作直观简便，使用者极易掌握，且脑电数据处理分析方法均为脑科学研究中可靠又先进的方法，对脑网络的构建与分析具有重要的意义。 本文的主要内容如下： 1、平台的主界面设计与搭建。基于MATLAB GUI实现合理的主界面布局，完成各模块具体功能设计，并实现脑网络仿真过程中的交互和可视化，同时为用户二次开发提供平台接口。 2、平台具体功能实现。根据平台处理模块设计实现的功能，包括有：脑电数据的输入和预处理、选取合适的处理分析方法、求邻接矩阵并构建大脑网络连接图、利用复杂网络的网络属性对脑网络进行拓扑分析。 3、使用平台进行实例分析。利用MATLAB GUI搭建的脑网络仿真平台，对比分析不同频率磁刺激足三里穴时的脑电数据的各通道节点之间的关联特性、邻接矩阵和脑网络连接情况，并探索其脑网络属性的影响。 本文的研究工作是基于MATLAB GUI的脑网络仿真平台的构建与分析，通过编排合理的界面实现功能整合，搭建出界面简洁、操作方便、可靠度高的适用于科研的脑网络仿真平台。随着脑网络研究的进一步深入探索，在实际应用中不断添加新的功能进行辅助，更大限度的发挥平台的作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景以及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 脑网络的国内外研究现状

1.2.2 脑电处理平台的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容及结构安排

第二章 MATALAB/GUI平台介绍及主界面设计

2.1 MATALAB/GUI平台介绍

2.2 平台总体布局设计

2.2.1 平台的设计原则

2.2.2 平台的主要设计步骤

2.2.3 平台的主界面设计

2.2.4 平台各模块的具体功能设计

2.3 本章小结

第三章 脑电分析平台具体功能实现

3.1 平台脑电数据文件操作模块

3.2 平台脑电数据预处理模块

3.3 平台脑电数据分析模块

3.3.1 双通道脑电分析方法

3.3.2 多通道脑电分析方法

3.4 平台脑电数据脑网络连接模块

3.4.1 网络拓扑图

3.4.2 邻接矩阵

3.4.3 网络属性

3.5 本章小结

第四章 基于平台的磁刺激穴位脑电数据分析

4.1 磁刺激技术介绍

4.2 磁刺激足三里穴的研究基础

4.3 磁刺激足三里穴脑电数据的采集和预处理

4.4 磁刺激足三里穴脑电数据的分析

4.5 磁刺激足三里穴脑电数据的网络连接

4.5.1 磁刺激足三里穴的邻接矩阵

4.5.2 磁刺激足三里穴的脑网络拓扑图

4.5.3 磁刺激足三里穴的网络属性

4.6 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科研成果

致谢