基于Mean-Hodgkin-Huxley模型的经颅磁声刺激对神经元放电的调控作用研究

经颅磁声刺激(Transcranial magneto-acoustical stimulation,TMAS)逐渐成为一种治疗精神神经类疾病的新技术.本文使用Mean-Hodgkin-Huxley神经元模型来解析TMAS下神经元的放电节律.仿真结果显示:同一刺激电流密度下,随着电流的密度与频率比的增加,膜电势的幅值减...     

经颅磁声电刺激下皮层钙信号及突触传递特性的仿真与实验分析

为了探究经颅磁声电刺激(transcranial magneto-acoustic-electrical stimulation,TMAES)不同磁场强度和超声功率强度对工作记忆信息编码相关的皮层神经元钙信号及突触传递特性的影响,首先通过搭建基于磁声电效应改进的皮层锥体神经元模型,引入钙依赖神经递质释放的计算方法以计算TMAES引起的兴奋性突触后电位(excitatory postsynaptic potential,EPSP),以EPSP作为评价指标来评估不同TMAES磁场强度和超声功率强度下突触传递的短时程可塑性.随后使用光纤光度检测技术实时记录TMAES下小鼠前额叶皮层神经集群的钙信号,以揭示TMAES下钙依赖神经信息传递机制.仿真结果表明:TMAES不同磁场强度和超声功率强度对突触后响应的大小具有双向调节作用,其中,突触传递产生的短时程增强和抑制是由于TMAES下胞内钙浓度的变化引起的囊泡释放和囊泡耗竭.实验结论表明:TMAES对前额叶皮层神经元集群钙信号幅度和频率均有明显的调节作用,TMAES可以通过调节神经钙浓度进而影响突触间的信息传递.     

重复性经颅磁刺激对吗啡依赖小鼠条件性位置偏爱表达的影响

通过检测重复性经颅磁刺激（rTMS）对吗啡依赖小鼠条件性位置偏爱（CPP）表达的影响,探讨rTMS对吗啡依赖小鼠的治疗效应。30只雄性ICR小鼠随机分为对照组、CPP模型组和rTMS治疗组。CPP模型组与rTMS治疗组通过交替注射吗啡和生理盐水建立CPP模型;对照组皮下注射等量生理盐水替代吗啡。在成功建立CPP模型的基础上,rTMS治疗组采用频率为1Hz的低频脉冲磁场进行治疗,每天治疗15min,连续7d;CPP模型组进行假电磁刺激操作;对照组不作任何处理。在rTMS治疗后分别检测三组小鼠的CPP表达并进行比较。结果显示在rTMS治疗的前3d内,rTMS治疗组小鼠的CPP值显著低于CPP模型组（P < 0.01）,且维持在相对稳定的范围内。结果表明1Hz rTMS能有效抑制吗啡依赖小鼠的CPP表达,可能成为戒毒治疗的新方法。     

经颅直流电刺激对注意力广度的影响

该文探讨经颅直流电刺激(transcranial directcurrent stimulation,tDCS)是否能提升注意力广度,并通过脑电(electroencephalogram,EEG)分析探讨其中的机理.实验招募7名健康被试,每名被试完成3次实验,每次实验接受不同的tDCS刺激方案并完成注意力广度任务.3种...     

基于磁耦合与自突触耦合神经元随机共振研究

为了研究磁、电和化学自突触耦合共同作用对神经元随机共振强度的影响,解决单一耦合方式未能如实反映人体真实耦合情况的问题,本文在同时考虑磁、电和化学自突触作用条件下,构建高斯白噪声和弱周期性外刺激信号作用下的神经元膜电位非线性变化模型,以膜电位一次谐波(频率和外刺激相同)的傅里叶系数作为随机共振强度评价指标,开展弱周期性外刺激信号作用下高斯白噪声诱导的神经元随机共振仿真研究。结果表明：(1)随机共振强度随电和化学自突触电导增大而增强,随磁耦合强度的增大而减弱;(2)在外刺激信号参数给定条件下,电自突触延时量决定了自突触对神经元放电起正反馈还是负反馈作用,从而增强或减弱神经元随机共振强度;(3)相对磁和电或磁和化学自突触2种耦合方式而言,磁、电和化学自突触的协同作用对外刺激信号的传导具有更好的调节能力。     

神经网络受损对神经元放电模式及同步行为影响的研究

以Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型为节点构建一个环状耦合的神经网络,考察网络受损后对其放电模式及同步行为的影响.研究发现,当神经网络正常时,神经元具有较好的接收和输出信息的性能,合适的耦合强度可以调节体系的放电模式和同步行为.而当网络中出现一定程度的损伤时(包括部分神经元或突触连接受损),均会导致神经元的接收或输出信息的性能减弱,从而引起体系中神经元放电模式和放电频率发生改变,体系的同步程度降低.上述研究结果表明神经网络受损将影响神经元的放电活动,并导致网络的异常同步行为,从而为揭示神经性疾病的形成机理提供一定的理论解释.     

不同刺激条件下经颅直流电刺激的仿真

经颅直流电刺激是一种非侵入式的脑刺激方法。为了优化电刺激中电极与刺激强度的选择,基于人体头部解剖结构,建立了4层同心球体有限元模型,通过数值计算方法,讨论了不同刺激电极面积和电流强度对大脑表面电场和内部电场的影响。结果表明:提高刺激电流能够增大整个大脑区域的电场强度。刺激的有效强度面积比率与电极面积呈良好的线性关系。且减小刺激电极面积,可增加大脑皮层与内部的电场强度比例。在实际应用中,应根据刺激脑区的位置和刺激强度的要求,合理选择电极面积大小及刺激电流强度。该研究对经颅直流电刺激参数的选择具有一定的参考意义。     

经颅磁声电刺激感应电场聚焦度评价方法

经颅磁声电刺激（transcranial magneto-acousto-electrical stimulation,TMAES）通过超声波和静磁场共同作用产生感应电场以调节相应脑区神经元的放电活动,感应电场的聚焦性能是决定调控精度的关键因素.探索了感应电场聚焦度评价方法,包括建立模型、仿真分析、评价指标的选取和电场聚焦度分析.确定了刺激深度、刺激强度、聚焦面积、焦域长度以及电场强度梯度系数作为感应电场的评价指标,用来衡量电场聚焦水平.结果表明TMAES具有良好的刺激深度以及较高的分辨率,通过以上指标可以准确描述感应电场的分布特征,建立的评价方法可以实现对TMAES感应电场聚焦性能的有效评价.     

经颅磁刺激圆形线圈变形对空间磁场分布的影响

为了降低在经颅磁刺激中对非靶点位置的刺激,使其具有更好的磁聚焦性,设计了一种变形折叠圆线圈。计算了其空间磁场分布,并与传统圆形线圈进行比较。结果表明,变形圆形线圈能有效降低传统圆形线圈一侧的磁场峰值,同时另一侧磁场峰值基本保持不变,在最佳折叠角60°~75°范围内变形圆线圈具有较好的磁聚焦性。     

外界刺激对CA1锥体神经元放电节律的影响

应用神经元房室模型,研究了外界刺激对CA1锥体神经元放电节律的影响.得到几个结论:第一,对直流刺激,随着刺激的增大,胞体放电先后经历混沌放电、周期多峰放电、周期双峰放电和周期单峰放电,胞体膜电位ISI会产生分叉,动作电位发放频率也会增大;第二,对交流刺激,胞体放电节律对振幅或频率的改变非常敏感,振幅或频率的微小改变也能致使胞体放电节律的显著变化.其中一些结果与实验和前人研究结果相吻合.     

聚晶金刚石的电火花磨削加工

为探讨在普通电参数下,电火花磨削人造聚晶金刚石(PCD)的加工性能,研究了电极轮转速、开路电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对材料去除率、电极损耗以及加工表面粗糙度的影响.结果表明,采用电火花磨削方法,在较小的开路电压和峰值电流下,PCD的加工是可行的.使用电火花磨削方法在材料去除率和表面粗糙度方面要优于普通电火花加工.各个加工参数对加工表面粗糙度的影响不大,而与金刚石颗粒的粒度有关.加工时应选用大的开路电压,而峰值电流不宜取得过大,一般说来,不应超过32 A.脉冲宽度与脉冲间隔之间存在一个最优比例关系,在合理的脉冲宽度与脉冲间隔比例基础上,加大脉冲宽度可以提高加工性能.     

电火花沉积加工微细结构的研究

论述了一种新的微细电火花加工方法.先确定微细电火花沉积加工工艺参数的选取原则,然后使用铜、钢和钨为电极,在空气介质中沉积出直径0.19 mm、高7.35 mm的微小圆柱体,又通过仅仅改变极性进行有选择性的去除加工.在此基础上提出单圆柱连续沉积策略,得到HIT字符型阵列.实验表明,重力对微细沉积加工的影响微弱,氩气介质有助于提高微圆柱体表面质量.最后的组织结构、能谱和硬度检测等显示,沉积材料致密、坚硬,并呈明显的分层结构.     

经颅直流电刺激联合神经肌肉电刺激对赛艇运动表现的即时性影响

经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation , tDCS)和神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation,NMES)作为两种非侵入性干预手段,常被用于提升人体运动能力。而目前尚无同时使用这两种电刺激手段,改善神经肌肉控制能力,提高健康人群运动表现的相关研究。本文以专业赛艇运动员为研究对象,通过在专项测试前的热身阶段联合使用tDCS和NMES,观察其对赛艇运动表现的即时性影响。结果表明：tDCS+NMES可显著提高受试者500m全力测功仪测试的平均功率(p<0.05);在100 m全力测功仪测试中,实验组受试者股四头肌肌电RMS显著高于对照组(p < 0.05);背阔肌肌电MNF和MDF显著高于对照组(p< 0.05)。在500 m全力测功仪测试中,实验组受试者股四头肌肌电iEMG显著高于对照组(p < 0.05),股四头肌和背阔肌肌电的MNF和MDF也显著高于对照组(p< 0.05)。可见：在热身阶段使用tDCS+NMES可有助于提升赛艇运动员神经肌肉动员能力,提高主要发力肌肌纤维募集程度,从而改善赛艇运动表现;tDCS+NMES的作用效果可能与刺激部位、运动中不同部位肌肉做功大小有关。     

挠性接头电火花精微加工脉冲电源的研制

分析了脉冲电源中影响挠性接头细颈电火花加工精度和表面粗糙度Ｒａ的因素,得出了等电流脉宽脉冲电源更适合挠性接头电火花精微加工的结论．在此基础上,研制了挠性接头电火花加工专用机床脉冲电源,其最小电流脉宽ｔｅ＝１μｓ．最后就ｔｅ和峰值电流ｉｅ对Ｒａ、生产率ＭＲＲ和相对电极损耗的影响进行了实验．结果表明：Ｒａ随ｉｅ的增大而增大、随ｔｅ的减小而减小;ＭＲＲ随ｉｅ和ｔｅ的增大而增大;相对电极损耗随ｉｅ的增大而增大、随ｔｅ的增大而减小．当ｔｅ＝１μｓ,ｉｅ＝０．５Ａ,脉冲间隔ｔ０＝４μｓ时,Ｒａ＜０．３μｍ,ＭＲＲ＝０．０２ｍｍ３／ｍｉｎ．所研制的脉冲电源可以满足挠性接头电火花精微加工的要求．     

混粉电火花加工介质击穿及放电通道位形研究

回顾了流光理论的基本过程,并运用流光理论对混粉电火花加工极间介质击穿的微观过程进行了详细论述.将粉末颗粒视为插入两电极之间的一串联电极,则极间距离以粉末颗粒为界分成两段,两段介质均以流光的形式击穿后,放电通道便由一电极表面经由粉末颗粒到达另一电极表面而形成串联放电.在此基础上,结合实验现象,研究了放电通道的位形,认为放电过程以单通道放电为主,而正极放电点面积的增大改变了正极表面的热量分布,最终确保了加工表面粗糙度的改善.     

电火花线切割加工中放电间隙状态的检测

在研究放电间隙电压特性的基础上,开发了基于数字电路的电火花线切 割（WEDM）放电间隙检测模块。该模块对放电间隙电压和电流信号进行采样,通过给定的阈值和逻辑电路来识别不同间隙状态的脉冲,用高频计数器集成芯片对采样周期内的间隙状态进行计数,计数值传输给单片机完成有关计算,并送PC保存成文件以供分析,试验表明,该模块能胶儿检测WEDM加工中放电间隙的状态,为进一步研究WEDM智能加工控制系统提供了良好的基础。     

大型电机PD信号的数字滤波研究

以大型电机ＰＤ信号的数字滤波为背景，介绍了一种基于窗函数法的ＦＩＲ数字滤波器设计方法．对大型电机离线和在线检测的ＰＤ信号的实验研究表明，应用该方法设计的ＰＤ信号数字带通滤波器，其通频带越宽，阶数越高，滤波效果越好，适用于在工频噪声干扰环境下提取较弱的ＰＤ信号．     

电火花加工中电参数对放电状态影响规律及其建模

从分析电火花加工中3种放电状态占有率的角度,论述了放电参数和控制参数对放电状态的影响规律,得出了放电参数的选择原则,即适当增加开路电压、降低峰值电流可以提高加工效率和保证加工表面质量;同时发现脉冲间隔时间对短路率、火花/拉弧率和击穿延时率的影响较大,调整脉间对实现加工过程的稳定控制更为有效.此外,根据电火花加工中影响放电状态的因素多且复杂的实际情况,利用辅助变量法无需研究噪声具体结构形式,即可以得到参数无偏辨识模型的特点,结合对电火花加工系统动态特性的认识,对有偏辨识模型进行了进一步的探讨,得到了损失函数小、预测精度高、实际操作性强的无偏辨识模型.