基于光学成像和神经电生理的脑功能研究

《基于光学成像和神经电生理的脑功能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：单位代号：10280密级：公开学号：12720899硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION题基于光学成像和神经电生目理的脑功能研究作者巢珍学科专业生物医学工程导师苗鹏完成日期2015年2月上海大学硕士学位论文上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合上海大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主任：委员：导师：答辩日期：I上海大学硕士学位论文原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他

2、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：II上海大学硕士学位论文上海大学工学硕士学位论文基于光学成像和神经电生理的脑功能研究姓名：巢珍导师：苗鹏学科专业：生物医学工程上海大学通信与信息工程学院2015年2月III上海大学硕士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityfor

3、theDegreeofMasterinEngineeringResearchofBrainFunctionBasedonOpticalImagingandNeuralElectrophysiologyMD．Candidate：ZhenChaoSupervisor：PengMiaoMajor：BiomedicalEngineeringSchoolofCommunicationandInformationEngineering，ShanghaiUniversityFebruary2015IV上海大学硕士学位论文摘要大脑作为人体最重要的器官之一，生理功能复杂，新陈代谢旺盛。但大

4、脑不能储备能源物质，也没有无氧代谢机制，所以大脑各种功能活动所需的氧和营养物质等必须依靠不断流动的血液提供。一旦脑血流供应受阻或者中断，就会使细胞缺氧，导致脑组织受损甚至坏死，形成中风。根据临床观察，缺血性中风患者在中风前一般会有血管病变。因此本文主要从血管血流监测和神经系统电生理监测两个角度对脑功能进行研究。血管血流的特征及变化是研究心脑血管疾病的重要生理参数，如果能对脑组织血管血流进行监控，可以及时发现其特征的变化，为了解脑血管疾病的发病机理、病理过程等提供科学依据；也可通过采取有效措施，预防和治疗血管类疾病。激光散斑衬比成像技术可以得到高分辨率的脑皮层血管血流图像，

5、是研究脑功能的重要工具。但是传统的激光散斑衬比成像技术存在各种问题，比如散射特性空间分布不均匀使得对血流速度的估计有较大偏差；只使用了一阶和二阶统计量使得衬比度值容易受各种因素的噪声干扰，导致对识别小血管和分析功能性血流变化比较困难。本论文针对第一个问题，提出了基于模型的空间分布不均匀影响的校正方法，并将新方法应用于在体大鼠脑皮层血管血流成像中。针对第二个问题，我们提出了一种基于小样本熵的散斑成像新方法，通过理论推导及仿真实验得到了熵与曝光时间和血流速度之间的线性模型。我们将基于熵的方法用到电刺激诱发大鼠脑皮层血流响应的功能性成像中，验证了熵方法在功能性成像中的优越性。脑

6、部血管血流的改变往往引起神经系统病变，比如脑缺血性中风后往往会导致深部脑区的神经元死亡。而神经系统病变后的康复涉及到神经元的康复或者再生，是一个缓慢的过程。尽管激光散斑成像能够提供高分辨率血管血流成像，但是不能用于神经元层面的相关研究。神经电生理方法可以通过监控神经元的电活动，分析脑组织损伤和恢复情况，对于揭示神经系统在生理和病理条件下的功能状态具有重要意义。V上海大学硕士学位论文在临床上，通常只能使用非侵入式EEG信号对病人进行监控，因此很难知道深部脑区的神经元恢复情况。随着对神经环路研究的深入，已有研究表明大脑不同脑区之间存在一定信息传递，主要通过神经环路完成。在本研

7、究中，我们通过监测大鼠大脑短暂缺血性中风模型后脑皮层和纹状体神经电活动的变化，探索能否从EEG信号提取有效信息反映纹状体区的损伤及功能康复情况。通过实验数据的统计分析，我们得到了如下结论：1、EEG功率峰值频率的变化趋势与脑组织梗死趋势和动物行为学评分变化趋势高度一致。2、EEG信号的Alpha频段与LFP的LowGamma频段的能量变化趋势表现出显著的相关性，提示了脑损伤后大脑功能可由EEG信号的某些特征来评价。关键词：激光散斑成像，偏差校正，熵分析，脑卒中，神经电生理，局部场电位，皮层脑电VI上海大学硕士学位论文ABSTR