多电极阵列上神经元自发放电序列的时间编码

根据多电极阵列上培养的海马神经元不同自发放电模式,研究神经元发放序列的时间编码规律。采用锋电位间隔(ISI)时域图、锋电位间隔直方图(ISIH)、联合锋电位间隔分布图(JISI)对3种典型自发放电模式(爆发、持续单发、爆发与单发交替)进行时间编码分析.结果表明3种放电模式编码规律在ISI时域图中呈现分层结构,分别是两层,一层和近似三层;编码在ISIH中符合指数分布、正态分布、χ~2分布;在线性尺度JISI图中信号编码分别表现为"L"型、集聚型和伴随散点的"L"型,而对数尺度的JISI编码规律则按照三簇、一簇和四簇分布.可见ISI随时间变化能反映自发放电模式时间编码整体趋势;不同放电模式的ISIH编码规律可用数学分布函数描述;JISI可从时空角度体现放电模式的特定时间编码.     

二维模式复杂度

从二维图像的空间结构出发,定义了一种新的二维模式复杂度,用以区分不同性质的二维图像,克服了MIG复杂度的缺陷．     

多电极阵列上长时间培养神经元网络的发育变化

体外培养海马神经元网络的自发活动对于发育研究及学习记忆机制分析具有重要意义. 为了研究体外培养网络自发放电随发育的变化，在多电极阵列芯片上长时间培养海马神经元网络，连续记录分析了培养14周的网络发育过程. 结果显示，网络整体放电频率从培养第1周到第8周逐渐增加，9—14周基本稳定. 对放电模式的分析表明，培养1周内出现自发、低频、不同步的锋电位；4—7周为同步簇发放电，7周出现同步簇发和随机放电混合的复杂模式；9周后为高频随机放电模式，稳定4周以上. 由此推测，高密度培养的神经元网络发育过程可以分为3个阶段，连接建立期、活动协同期和成熟期，同步放电是高密度培养神经元网络发育过程的一个重要现象，其模式表现形式随培养时间改变.     

基于Tsallis熵和近似熵的认知事件相关电位动态复杂度分析

提供了两种分析认知事件相关电位（ERP）复杂度动态变化的估计算法——时变Tsallis熵（ETsEn）和时变近似熵（EApEn），并将其应用于分析Stroop任务中ERP的动态复杂度．实验发现：BTsEn比EApEn能更好地反映不同刺激类型的ERP复杂度差异；EApEn比ETsEn能更准确地体现ERP复杂度随时间变化的规律．额区、中央区和顶区的ERP的ETsEn和EApEn在刺激前、刺激处理过程中、刺激处理后均有显著差异，即在刺激前熵较大且无明显变化，刺激处理过程中熵显著减小，刺激处理完成后熵恢复至刺激前状态，其变化的时序与行为数据基本一致。结果证明了时变的Tsallis熵和近似熵对动态复杂度从不同方面度量的有效性，为客观度量ERP的复杂度提供了新方法．     

基于熵理论和复杂度的肌电信号分析

传统信号处理方法对肌电信号分析存在一定局限。不能很好地描述肌电信号的复杂性;而基于熵理论和复杂度等非线性分析方法越来越多地应用于肌电信号等生理信号的处理。熵理论和复杂度对于肌电信号的处理具有运算速度快、数值特征明显,并且能够很好地描述其复杂性等特点。本文以做俯卧撑的上肢肌电信号为分析对象,通过计算其Renyi熵、小波熵和复杂度刻画不同阶段肌电信号的复杂性。并验证以此测度进行肌电信号不同区域划分的合理性,以及应用该方法分析肌电信号的有效性,取得了较好的效果。试验数据分析结果表明,小波熵值较大的部分对应于肌电信号能量较高的区域。从生理意义而言,这些区域正是肌肉纤维集中放电的过程。肌电信号成分单一,是复杂度较低的区域,而Renyi熵和复杂度值越大,对应的肌电信号成分复杂度越高,这与理论分析吻合得比较好。同时三者也得到了相互验证。由此表明该方法对于肌电信号的分析是可行的。非线性分析方法可能是未来肌电信号等生理信号的发展方向。该方法还可以应用于体力疲劳评价。     

SKF83959调节大鼠的自发活动和焦虑行为

为了探讨多巴胺D1类受体激动剂SKF83959在动物自发活动、焦虑情绪和学习记忆方面的作用,将3月龄雄性大鼠随机分为给药组和空白对照组,分别腹腔注射1.0mg/kgSKF83959或等体积PBS缓冲液后,进行行为学测试.实验结果显示,与对照组相比,SKF83959注射后的大鼠在开放场测试中水平方向活动次数和总活动时间显著增加;在高架十字迷宫中给药组大鼠在闭臂区的停留时间更长,总穿臂次数和开臂、闭臂进臂次数也都减少.在恐惧性条件学习中,SKF83959处理组大鼠的记忆能力与对照组大鼠之间没有明显差异.结果提示,SKF83959能够提高大鼠的活动量,增加大鼠的焦虑情绪行为,而对大鼠恐惧记忆没有明显影响.     

混沌的复杂度研究方法和Logistic映射分析

研究和评价了混沌复杂度3种定量分析方法——Lyapunov指数、分维、测度熵,及其它们之间的内在联系,并研究了一种简单有效的测度熵替代方法——近似熵(approx im ate entropy)方法.应用以上方法对Log istic映射复杂度进行了分析.结果表明Lyapunov指数和测度熵的值与复杂度基本呈线性关系,分维数与复杂度的函数关系尚难确定,且与Lyapunov指数、测度熵之间的关系也不明确.     

硫化矿石堆自热过程复杂度变化趋势

为揭示硫化矿石堆自热过程的突变特性,提出一种基于实测温度数据研究矿石堆复杂度的新方法。以某硫铁矿矿石样品为实验材料,应用自主设计的实验装置,室内模拟矿石堆动态自热过程。在对近似熵方法检测动力学结构突变的有效性进行验证后,应用小波技术与近似熵方法对自热过程中矿石堆的复杂度进行定量分析。研究结果表明:矿石堆近似熵在0.61~0.90之间,随着深度的增大,矿石堆复杂度呈先增大后减小的趋势;局部区域的自热过程产生了明显突变,突变温度介于117.6~121.2℃之间;矿石堆复杂度变化趋势可分为3个阶段:相对平稳阶段、逐渐增大阶段和逐渐减小阶段。在复杂度逐渐增大阶段,矿石堆局部区域产生了明显自热。     

基于Laurent分解Multi h CPM低复杂度解调方法

多指数连续相位调制(Multi-h CPM)因具有相位连续、包络恒定、高带宽及频率利用率等优点而备受关注,但其解调需要大量的匹配滤波器和网格状态,限制了其在工程实际中的应用;通过对Multi-h CPM信号进行Laurent分解近似处理方法来有效减少解调中所使用的匹配滤波器个数以及维特比译码过程中的网格状态数,从而降低其解调复杂度;与最大似然序列检测方法相比,采用Laurent分解可以大大减少匹配滤波器个数和网格状态数;仿真结果表明:在性能损失很少的情况下解调复杂度明显降低。     

油橄榄果汁急性毒性及对小鼠自发活动的影响

油橄榄果汁含有多种抗氧化活性的多酚化合物,了解其潜在的毒性是进一步开发利用的前提.采取最大耐受剂量法评价油橄榄果汁对于小鼠的急性毒性,再利用开场试验评价在急性和亚急性给药条件下,油橄榄果汁对于小鼠自发活动的效应,以此观察其对小鼠中枢神经系统的影响.急性毒性试验结果表明,在最大耐受剂量下染毒小鼠没有观察到任何毒性反应;开场试验结果表明,在急性和亚急性条件下,油橄榄果汁对小鼠自发活动没有显著性改变.油橄榄果汁的LD5010×103mg/kg,未观察到明显的急性毒性,对小鼠中枢神经系统既没有兴奋刺激效应也没有镇静效应,具有很好的安全性.     

Nonlinear short-term heart rate variability prediction of spontaneous ventricular tachyarrhythmia

As malign ventricular tachyarrhythmias triggering sudden cardiac death （SCD）, both ventricular tachycardla （VT） and ventricular fibrillation （VF） are major causes of mortality. The most efficient therapy for SCD prevention is implantable cardioverter defibrillators （ICD）. The ICD can accurately and effectively Identify the forthcoming of fatal ventricular tachyarrhythmlas and deliver a shock in order to restore patients＇ normal sinus rhythm. In this study, two nonlinear complexity measures based on entropy： approximate entropy （ApEn） and sample entropy （SampEn） as well as two time linear indices： the mean RR interval （the average of time intervals between consecutive R-waves） and the standard deviation of RR Intervals were used for short-term forecasting of VT-VF occurrence. The last small sections of interbeat Intervals preceding 135 VT-VF episodes from 78 patients stored by the ICD were analyzed and compared with individually acquired control time series （CON series） from the same patients, which are normally intrinsic sinus rhythms. The results demonstrate that in addition to an obvious increase in heart rates of the patients, the values of two entropy measures are significantly smaller for VT-VF episodes than those for CON series. Conclusions can be drawn that when a ventricular tachyarrhythmia approaches, the sympathetic tone of the patients is increased, and the complexity of their RR intervals immediately before the onset of VT-VF events is obviously lower than that of RR intervals recorded during sinus rhythms. For a better separation, the optimal range of threshold r is determined for two algorithms. ApEn and SampEn measures might be the suitable nonlinear parameters for shodterm prediction of life-threatening ventricular tachyarrhythmias in the application of the cardioversion and defibrillation.     

地黄饮子含药脑脊液对海马神经元损伤的影响

探讨地黄饮子对β-淀粉样蛋白(Aβ25-35)诱导体外原代培养海马神元损伤的保护作用．把离体培养的海马神经元分为6组：空白对照组、模型组、、VE组、中药低剂量组、中药中剂量组和中药高剂量组,分别测定细胞培养液中乳酸脱氢酶(LDH)含量和MTT自动比色微量分析,观察中药地黄饮子脑脊液对受损神经元的影响．表明中药地黄饮子脑脊液能明显降低Aβ25-35诱导的海马神经元细胞培养液中LDH含量,提高细胞生存活力．地黄饮子有效成分能穿透血脑屏障,对抗Aβ25-35诱导的海马神经元损伤,表现出对海马神经元一定的保护作用．     

空中交通复杂度测度分析及航班监测预警研究

应用复杂理论分析方法,研究了空中交通流复杂度,提出了空中交通复杂性测度的计算方法以及交通流稳健度评价体系,并对空中交通系统复杂度影响较大的航班提出预警。讨论了基于复杂性测度理论的空中交通复杂度度量分析和监测预警,研究表明所提供的方法能够从复杂,不确定的数据中计算出系统复杂度的变化,通过稳健性技术指标,能够辨别与系统稳健性相关的状态参数,指出对系统稳健度造成较大影响的航班。这些研究工作表明,提出的复杂性方法能够对空中交通复杂度进行测度分析和对航班进行监测预警。     

人体HRV信号的检测及其复杂性分析

设计开发了一种便携式心电监测仪器,用于监测人的肢体心电(ECG)信号.根据获得的心电数据,采用小波变换技术进行心电R峰的准确定位,进而得到HRV序列.对HRV信号进行复杂性分析的结果表明:处于健康状态下HRV信号的复杂度(C(N))要高于处于病理状态下HRV信号的复杂度,且近似熵和复杂度的分析结果一致;处于健康状态下HRV信号的近似熵要高于处于病理状态HRV信号的近似熵.     

基于信息熵和集对分析理论的硫化矿石自燃倾向性判定

结合信息熵和集对分析理论,建立一种新的硫化矿石自燃倾向性综合判定模型.以矿样的常温氧化质量增加率、自热点和自燃点等3项指标作为基本判定因子,采用信息熵反映测试数据的效用值确定不同因子的权重,避免权重分配的主观性,得到各待判定矿样的自燃倾向性与鉴定标准之间的联系度表达式:依据矿样不同指标的实测值与分级标准界限值的关系,对矿样进行同一、差异和对立的集对分析,得到相应的指标联系度和综合联系度,最终确定各矿样的自燃倾向性级别.运用该模型对国内某典型矿山的10个代表性矿样的自燃倾向性进行综合判定,所得结果与矿山实际结果相符合,表明该方法可行.     

三七总皂苷对新生大鼠海马神经干细胞活性影响及促分化作用

目的研究三七总皂苷对海马神经干细胞活性的影响和分化作用。方法体外培养海马神经干细胞,分别接种于96孔板和12孔板,96孔板细胞按三七总皂苷不同浓度梯度和同一浓度的不同时间点进行干预,应用MTT法检测海马神经干细胞的OD值,观察三七总皂苷对海马神经干细胞活性的影响;12细胞孔板分为对照组和给药组,应用免疫荧光染色方法检测神经元新生特异抗原（Tuj-1）和胶质细胞新生抗原（Vimentin）的表达,以观察三七总皂苷对海马神经干细胞分化的影响。结果（1）一定浓度范围内三七总皂苷能增强海马神经干细胞活性;（2）三七总皂苷能促进海马神经干细胞向神经元和胶质细胞方向分化。结论三七总皂苷能增强海马神经干细胞的活性并能促进海马神经干细胞分化。     

关于非常态网络复杂性的阶的探讨

用状态变量法分析动态系统时，若系统比较复杂，对于状态变量的选择就存在一定的困难。对非常态网络复杂性的阶做了一些探讨，给出了确定网络复杂性的阶的方法和通用公式，并给出了算例。     

Mode entropy and dynamical analysis of irregularity for HFECG

A new algorithm-ModEn (mode entropy) is proposed by analyzing and modifying ApEn (approximate entropy), so that the irregular analysis can be applied to the time series of short-term signals with broad amplitude and slow fluctuation (SBS signals); and the ModEn is introduced in the irregular dynamic analysis of high frequency electrocardiogram (HFECG) on a myocardium infarction (MI) animal model. It is shown that the ModEn has a considerable dynamic change in MI. Hence there are potential application values of the algorithm in the early stage diagnosis of heart disease.     

基于虚拟股市的演化复杂性度量与分析

建立了基于遗传元胞自动机的虚拟股市模型,股市中的股民用元胞代表,股民具备自主学习的能力,同时亦受邻近股民投资历史的影响,股民间的相互影响通过选择算子与交叉算子实现,外界环境通过改变变异概率影响股市系统的演化行为.提取了度量系统演化复杂性的特征量,并在此基础上,研究了它与个体数量及耦合强度之间的关系.大量实验表明：足量的个体与适度的耦合强度有利于维持系统的长期演化.     

Detection of the short-term preseizure changes in EEG recordings using complexity and synchrony analysis

An important consideration in epileptic seizure prediction is proving the existence of a pre-seizure state that can be detected using various signal processing algorithms. In the analyses of intracranial electroencephalographic （EEG）recordings of four epilepsy patients, the short-term changes in the measures of complexity and synchrony were detected before the majority of seizure events across the sample patient population. A decrease in complexity and increase in phase synchrony appeared several minutes before seizure onset and the changes were more pronounced in the focal region than in the remote region. This result was also validated statistically using a surrogate data method.