磁刺激神门穴诱发脑电信号分析

磁刺激神门穴诱发脑电信号分析 磁刺激神门穴诱发脑电信号分析 磁刺激是一种新型刺激疗法,它利用时变电流流入线圈,在线圈周围产生时变脉冲磁场,并在生物组织内诱发感应电流,从而刺激神经组织。由于其具有无痛、无创及操作简便等明显的优点被广泛应用于运动、认知功能的研究以及相关临床治疗。现代医学已经证实经穴具有声学、光学、电学、磁学、温度、离子浓度等物理化学相对特异性,穴位既可探知体内信息变化又可接收外界信息。针刺作为刺激信息的输入方式已被人们所熟知和应用,磁刺激在人体穴位部位产生感应电流作用于穴位处感受器,它同样可以作为一种输入调节信息的方式。针灸影像学是近年来兴起的一门崭新的学科,通过对磁刺激穴位诱发的脑电信号分析,从时间或空间上重塑出大脑皮或内部电信号的特征,对刺激作用效应进行客观评价,开辟了传统针灸刺激作用效应由主观感知到客观评价的新途径。本论文将脑电信号分析与穴位磁刺激相结合,利用非线性信号分析方法和脑源定位技术对不同刺激频率、不同刺激状态下的脑电信号进行分析对比,对磁刺激神门穴的作用效应进行分析与评估。主要工作如下: 一、用磁刺激方式刺激肢体神门穴,同时采集诱发的脑电信号进行分析,研究不同频率磁刺激神门穴时引起的脑电信号的变化。实验采用0.5Hz,1Hz和3Hz三种频率的磁刺激。在每种频率刺激下,研究了安静、磁刺激、假性刺激和假穴四种状态的脑电信号,分组对比了每种状态之间的差异性。结果显示,磁刺激穴位状态与其他三种状态均具有一定的特异性,尤其是与磁刺激假穴状态相比具有特异性,充分说明磁刺激神门穴对脑功能的确有一定的影响。 二、对实验过程中所采集的脑电信号进行离线处理,对脑电信号的样本熵值进行了计算。结果显示,3Hz磁刺激组在整个脑区的样本熵值较假穴组有显著降低,1Hz和0.5Hz样本熵值无统计学规律。样本熵值的降低表明大脑脑电信号的复杂度降低,大脑的状态趋于平稳和有序。因此,从复杂度的分析结果上来看,3Hz频率磁刺激神门穴对神经兴奋性有较强的抑制作用。 三、提取实验所采集脑电信号的诱发电位,分组观察和比较三种频 率刺激下,四种状态的脑电诱发电位的幅值。结果显示,3Hz磁刺激的四种状态均无诱发电位,1Hz和0.5Hz磁刺激的磁刺激组与假穴组主要诱发产生代表思维加工的P150成份。对刺激组和假穴组的P150幅值进行统计学分析,1Hz磁刺激组的幅值显著高于假穴组,这表明对神门穴进行1Hz磁刺激比对非穴位点进行磁刺激能够激发出更多的认知活动。而0.5Hz磁刺激刺激组与假穴组相比较无显著差异,3Hz磁刺激难以从诱发电位角度进行研究。 四、对1Hz和0.5Hz磁刺激实验的磁刺激组和假穴组的脑电诱发电位P150成份进行偶极子溯源分析。结果显示,1Hz和0.5Hz磁刺激组诱发P150的几个偶极子全部定位于代表认知和情绪控制功能的扣带回,而假穴组诱发P150定位于扣带回,左侧额中回和中央回。可以认为对神门穴进行1Hz和0.5Hz磁刺激定位的脑功能区域更加集中,且集中于思维信息加工区域。而1Hz和0.5Hz假穴刺激的脑源定位更加分散,除了定位于代表思维加工的区域,还分散于语言区域,运动区域等,提示磁刺激神门穴对思维功能可能具有靶向调控作用。 摘要4-6ABSTRACT6-11第一章 绪论11-23?1-1 磁刺激技术概述11-161-1-1 磁刺激技术的特点11-131-1-2 磁刺激技术的发展历史13-141-1-3 磁刺激技术的应用及发展现状14-16?1-2 经络理论概述16-171-2-1 经络与穴位的历史发展16-171-2-2 经络与穴位实质的研究概况17?1-3 脑电信号概述17-201-3-1 脑电信号发展历史17-181-3-2 脑电信号分析方法18-191-3-3 脑电信号分析的应用现状19-20?1-4 磁刺激穴位与脑电信号交叉学科的研究意义20-21?1-5 本课题的研究内容21-23第二章 磁刺激穴位的原理23-31?2-1 磁刺激的原理23-262-1-1 基本原理23-242-1-2 磁刺激器的电路原理242-1-3 刺激线圈的24-26?2-2 磁刺激穴位的生理学效应26-302-2-1 神经纤维信息传递的机制262-2-2 刺激对外周神经的效应26-292-2-3 穴位的生理结构及传导机制29-30?2-3 本章小结30-31第三章 磁刺激神门穴脑电信号提取的实验设计31-41?3-1 实验思路31-34?3-2 实验仪器34-373-2-1 磁刺激器343-2-2 脑电信号采集器34-37?3-3 实验37-403-3-1 实验过程37-393-3-2 被试的选择与准备393-3-3 系统 准备393-3-4 电极安放39-40?3-4 本章小结40-41第四章 脑电信号的非线性动力学分析41-53?4-1 非线性动力学理论41-434-1-1 非线性动力学基本理论41-424-1-2 非线性动力学理论在脑电信号分析中的应用424-1-3 EEG混沌特性的生理学基础42-43?4-2 相空间重构43-454-2-1 相空间重构的理论43-444-2-2 脑电信号序列的相空间重构44-45?4-3 复杂度45-524-3-1 复杂度的理论45-464-3-2 3Hz磁刺激脑电信号样本熵的计算46-494-3-3 1Hz磁刺激脑电信号样本熵的计算49-504-3-4 0.5Hz磁刺激脑电信号样本熵的计算50-52?4-4 本章小结52-53第五章 脑电信号诱发电位分析53-72?5-1 脑电信号诱发电位53-575-1-1 诱发电位介绍53-545-1-2 诱发电位的分类方法54-565-1-3 ERP概述56-57?5-2 磁刺激神门穴脑电信号诱发电位的分析57-705-2-1 3Hz磁刺激诱发电位分析57-615-2-2 1Hz磁刺激诱发电位分析61-655-2-3 0.5Hz磁刺激诱发电位分析65-70?5-3 本章小结70-72第六章 脑电信号诱发电位的源定位72-91?6-1 脑电正问题72-746-1-1 脑电正问题的描述726-1-3 脑电正问题方法72-74?6-2 脑电逆问题74-806-2-1 脑电逆问题的描述746-2-2 源模型74-756-2-3 脑电逆问题的算法75-796-2-4 脑电逆问题的研究意义79-80?6-3 主成分分析80-826-3-1 主成分分析方法介绍80-816-3-2 主成分分析的基本原理816-3-3 主成分分析的计算步骤81-826-3-4 主成分分析在EEG中的应用82?6-4 磁刺激神门穴脑电信号偶极子源定位分析82-906-4-1 引言82-836-4-2 1Hz磁刺激偶极子源定位83-866-4-3 0.5Hz磁刺激偶极子源定位86-90?6-5 本章小结90-91第七章 与展望91-93 一、全文主要工作91 二、本文主要创新之处91-93 参考文献 93-98致谢98-99博士期间取得的相关科研成果99