增强人体感觉功能的刺激系统的开发及应用研究

摘要

在某些非线性系统中，噪声能够起到放大微弱信号的作用，这种现象被称之为随机共振现象，这种现象的存在可优化系统对输入小信号的检测和处理。越来越多的研究发现，人体神经系统中广泛存在随机共振现象，并且这种现象已经被用来增强或弥补人体感觉功能。
　　 本课题的研究目的是应用人体感觉系统中的随机共振现象，开发增强人体感觉功能的刺激装置。该装置产生的白噪声电流刺激或者机械噪声刺激，施加在人体皮肤上，通过感觉系统传达到大脑皮质，从而起到增强人体感觉的作用。
　　 系统的设计部分是本文的重点。本系统采用MSP430作为下位机的MCU，通过串口RS232可与上位机进行交互。单片机控制产生随机的白噪声信号，通过电压-电流转换电路或者电压-振动转换装置，来产生白噪声电流刺激和机械噪声刺激。通过设计软件硬件双重保护，保证仪器的安全可靠。
　　 在对系统进行了性能测试和初步的临床测试后，我们设计开展了噪声增强人体感觉功能的实验。该实验探索电噪声或者机械噪声刺激下，手指自主运动所引起的感觉运动皮层区μ波和β波的事件相关去同步化现象的增强效果。实验结果显示，特定强度的电噪声或机械噪声刺激能有效增强μ波和β波的抑制。这一结果充分显示了本仪器在感觉增强中的作用，验证了本系统开发的可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义

1.2研究背景

1.2.1随机共振理论基础

1.2.2随机共振理论在动物神经系统中的研究

1.2.3随机共振现象在人体神经系统中的研究

1.3研究内容

1.4论文内容安排

第二章神经生理学基础

2.1神经系统的基本结构

2.1.1神经元的形态结构

2.1.2神经胶质

2.1.2突触

2.2神经系统的基本活动方式

2.3躯体感觉

2.4经皮神经电刺激

第三章 增强人体感觉功能的刺激系统

3.1系统特点

3.2系统硬件设计

3.2.1数字部分设计

3.2.2模拟部分设计

3.2.3电源部分设计

3.3系统软件及流程

3.3.1上位机程序设计

3.3.2下位机程序设计

第四章系统测试

4.1白噪声恒流刺激仪系统测试

4.2机械振动噪声刺激仪系统测试

第五章应用随机共振理论增强事件相关去同步化

5.1实验背景与目的

5.2实验仪器

5.3实验方法

5.4数据处理

5.5统计分析

5.6实验结果

5.6.1白噪声电流刺激结果

5.6.2振动噪声刺激结果

第六章总结和展望

6.1本论文工作总结

6.2进一步需研究的内容

参考文献

致谢