伸手抓取環(huán)境中的目標物體是人類日常生活中非常重要的生活能力,由于外傷、疾病等不同的原因,導致部分人的運動和/或感覺功能的缺失或喪失,嚴重影響了日常的生活。對于這些患者,輕癥的尚可以通過手術、藥物及康復等治療手段進行改善,但對于重癥的患者,例如上肢完全喪失運動與感覺功能的患者,目前臨床上主要是通過腦機接口技術來進行其肢體運動和感覺功能的替代或補充。部分研究團隊在多個運動相關腦區(qū)植入電極陣列,利用電極采集到的神經元的鋒電位信號,通過優(yōu)化的解碼算法,可以連續(xù)控制假肢/機械臂進行三維空間的伸展抓握運動,并可以通過電刺激初級感覺皮層的方式讓受試者產生感覺反饋,改善了患者的運動或感覺功能,提升了他們的生活質量。雖然在臨床上,通過植入式腦機接口技術開展的臨床實驗取得很大的進展,但是對如何能夠在更復雜的環(huán)境變化條件下,實現(xiàn)假肢/機械臂的精準、穩(wěn)定的控制等問題尚缺乏系統(tǒng)性研究。本研究擬初步探究在復雜的環(huán)境變化情況下,初級運動皮層、初級感覺皮層和后頂葉皮層的神經信號的變化規(guī)律,從而為解碼算法的設計與優(yōu)化提供部分理論基礎。本研究利用兩只獼猴作為研究對象,搭建了多變量可控的伸手抓取研究平臺,并在獼猴的初級運動... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：138 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 植入式腦機接口信號源的調諧特性
        1.2.1 神經元鋒電位的調諧特性
        1.2.2 局部場電位的調諧特性
    1.3 環(huán)境變量與腦神經信號交互的研究進展
        1.3.1 時間變量與腦神經信號交互的研究進展
        1.3.2 物體的運動狀態(tài)變量與腦神經信號交互的研究進展
        1.3.3 運動干擾變量與腦神經信號的交互的研究進展
    1.4 本文主要研究內容
第2章 多變量可控的伸手抓取研究系統(tǒng)的構建
    2.1 引言
    2.2 行為訓練平臺的搭建
        2.2.1 實驗動物
        2.2.2 獼猴固定模塊的構建
        2.2.3 訓練系統(tǒng)模塊的構建
    2.3 電極植入平臺的搭建與完善
        2.3.1 術前準備流程的完善
        2.3.2 電極植入手術流程的設計與完善
    2.4 信號采集與軌跡追蹤平臺的搭建
    2.5 信號分析平臺的搭建與完善
        2.5.1 原始文件的鋒電位探測
        2.5.2 事件相關腳本文件的編寫
        2.5.3 行為學評價方法的建立
        2.5.4 基于Spike信號的分析程序編寫
        2.5.5 個體神經元波形的繪制
        2.5.6 基于LFP信號的分析程序的編寫
        2.5.7 基于LFP的相干性分析程序的編寫
        2.5.8 統(tǒng)計分析
第3章 時間變量與神經信號交互規(guī)律研究
    3.1 引言
    3.2 實驗范式介紹及行為學表現(xiàn)
        3.2.1 實驗范式的介紹
        3.2.2 行為學訓練
        3.2.3 行為學表現(xiàn)
    3.3 運動準備階段間期計時的特征性神經信號的提取與解析
        3.3.1 不同腦區(qū)的神經元的發(fā)放頻率變化模式匯總
        3.3.2 特征性神經元發(fā)放頻率變化規(guī)律分析
        3.3.3 Beta頻段局部場電位在準備階段計時研究中的調諧規(guī)律
    3.4 伸手階段間期計時的特征性腦神經信息的提取與解析
        3.4.1 不同腦區(qū)的神經元的發(fā)放頻率變化模式匯總
        3.4.2 特征性神經元發(fā)放頻率變化規(guī)律分析
    3.5 本章小結
第4章 運動狀態(tài)變量與神經信號交互規(guī)律研究
    4.1 引言
    4.2 實驗范式介紹及行為學表現(xiàn)
        4.2.1 實驗范式的介紹
        4.2.2 行為學訓練
        4.2.3 行為學表現(xiàn)
    4.3 神經元發(fā)放頻率在運動物體抓取過程中的調諧規(guī)律研究
        4.3.1 不同腦區(qū)的神經元發(fā)放頻率變化趨勢匯總
        4.3.2 特征性神經元發(fā)放頻率變化規(guī)律分析
    4.4 基于卡爾曼濾波的運動位置和速度的解碼研究
    4.5 基于支持向量機的運動方向解碼研究
    4.6 腦區(qū)之間的信息交互研究
    4.7 本章小結
第5章 運動干擾變量與神經信號交互規(guī)律研究
    5.1 引言
    5.2 實驗范式介紹及行為學表現(xiàn)
        5.2.1 實驗范式的介紹
        5.2.2 行為學訓練
        5.2.3 行為學表現(xiàn)
    5.3 神經元發(fā)放頻率在運動干擾任務過程中的調諧規(guī)律研究
        5.3.1 不同腦區(qū)的神經元發(fā)放頻率變化趨勢匯總
        5.3.2 運動方向調諧的神經元比例匯總
    5.4 基于卡爾曼濾波的運動位置和速度的解碼研究
    5.5 基于支持向量機的運動方向解碼研究
    5.6 腦區(qū)之間的信息交互研究
    5.7 本章小結
結論
參考文獻
附錄
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]A New Perspective for Parkinson’s Disease:Circadian Rhythm[J]. Siyue Li,Yali Wang,Fen Wang,Li-Fang Hu,Chun-Feng Liu.  Neuroscience Bulletin. 2017(01)

博士論文
[1]植入式腦機接口神經元鋒電位的時變特征分析與解碼研究[D]. 廖玉璽.浙江大學 2014



本文編號：3454286