复杂脑网络研究进展

复杂网络的研究方法是近年来对生物网络、社会网络及技术网络等真实网络进行研究的新兴方法.利用这一方法,可以从大脑皮层结构性网络、功能性网络以及效率性网络等不同角度着手对大脑的功能性分割和功能性整合两个主要功能进行研究,并进一步讨论其生长和发展演化,以期揭示支配大脑运作的规律.      

我们是如何增加珠脑速算魔力

珠脑速算有着超常的魔力．如果我们创造一个适合珠脑速算演示的教学方式，那么它的魔力真如神话中的魔法，说是“可上九天揽月”也一点不过火。那么，我们是怎样教学的呢?     

多类运动想象脑电信号特征提取与分类

针对多类运动想象情况下存在的脑电信号识别正确率比较低的问题,提出了一种将小波包方差,小波包熵和共同空间模式相结合的脑电信号特征提取,输入到支持向量机达到分类目的。首先选择小波包去噪后重要导联的脑电信号,进行小波包分解;然后对通道优化选取的重要导联的每个通道信号计算方差和熵值,对重要导联的每个通道信号的子带系数进行重构后,进行共同空间模式特征提取;最后结合2种不同导联方式所获取的特征向量进行分类。采用BCI2005desc_IIIa中l1b数据,该算法的分类正确率最高达到88.75%,相对2种单一的提取方法分别提高28.27%和6.55%。结果表明该算法能够有效提取特征向量,进而改善多类识别正确率较低的问题。     

有机电化学类脑仿生电子器件研究进展

类脑计算被普遍认为是一种可以实现高算力、低功耗的全新计算范式,有望突破传统“冯·诺伊曼”架构瓶颈.近年来,受人脑独特工作模式的启发,利用新型器件构建具备存算一体功能的类脑器件获得了广泛关注.从底层出发研制具有生物突触行为的神经突触器件对于研制超低功耗“类脑芯片”和实现神经形态感知系统意义十分重大.其中,有机电化学晶体管(OECTs)作为人工突触研究中的一个新分支,因其具有更高的跨导、低驱动电压、良好的机械柔韧性和生物相容性而得到了广泛研究.在结构上, OECTs沟道与电解质直接接触,通过离子掺杂/脱掺杂的方式调节沟道电导,工作原理类似于生物系统的离子驱动过程和动力学.因此,利用OECTs开发多感知和生物兼容的类脑仿生系统是一种可行的方案.本文综述了有机电化学类脑仿生电子器件的研究进展,并且探讨了该领域目前存在的挑战和发展趋势.     

基于频率切片小波变换和支持向量机的癫痫脑电信号自动检测

实现癫痫脑电信号的自动检测对癫痫的临床诊断和治疗具有重要意义.本文提出先使用频率切片小波变换分离出5个不同频段的节律信号,再分别计算每个节律信号的近似熵和相邻节律的波动指数,最后使用遗传算法优化的支持向量机进行分类.实验结果表明,所提出的方法能够对正常、癫痫发作间期和癫痫发作期三种脑电信号进行准确分类,分类准确率为98.33%.     

大鼠冲击性脑创伤的太赫兹波成像检测

冲击波造成的脑创伤是目前较常见的致死致残疾病之一,对冲击性脑损伤的检测与分类具有重要意义。基于连续太赫兹波成像系统,对不同程度冲击波致伤的大鼠脑组织进行了连续太赫兹波衰减全反射成像检测,并采用支持向量机(SVM)分类器对不同创伤程度的脑组织太赫兹波成像结果进行分类识别。结果表明,太赫兹波衰减全反射成像技术可以实现对轻度、中度冲击性脑创伤脑部组织的检测。通过SVM分类器对不同创伤程度的脑部组织成像结果进行分类识别,其分类识别准确率可以达到86.36%。太赫兹波成像技术有望实现对不同程度冲击性脑创伤的早期精确检测与诊断。     

基于高斯平均的DTI脑模板构建方法

在获取被试的张量数据后通常对其进行多通道线性平均以得到张量模板．但线性平均不仅会忽略张量中的向量信息,还会使灰质和白质的交界处过于平滑,降低模板的分辨率．为了解决以上问题,本文引入了四元数及高斯加权平均来构建高斯扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging,DTI）脑模板．本文首先对55个健康被试的DTI数据进行预处理,使得数据伪影最小化;再通过扩散张量成像工具包（Diffusion Tensor Imaging ToolKit,DTI-TK）将预处理后的数据进行初步空间标准化;然后将张量通过特征分解得到特征向量和特征值;最后,将由特征向量转化的四元数标量和特征值分别进行高斯加权平均得到平均后的特征向量和特征值,并对其进行重建得到张量模板．实验结果表明相比于线性DTI模板,高斯DTI模板在DTED、COH、DVED、OVL、corr FA评估指标上表现更优,而IA指标较差,说明本文提出的高斯DTI模板在整体信息保留方面有所优化,但方向信息有所丢失．     

皮层脑电时间序列的相空间重构及非线性特征量的提取

对麻醉的SD大鼠在癫痫发作前后两种状态的皮层脑电(ECoG)的时间序列,用多种有效的方法和分析技术,使得大量的ECoG时间序列得以正确的分析,并得出重要的结论.首先利用延时坐标法重构吸引子;计算互信息函数,取互信息函数第一次达到最小值的延时为重构延时时间,提出将伪邻点法和Cao法相结合的方法确定最佳嵌入维数.然后采用非线性预报和替代数据法相结合的方法确定ECoG为混沌时间序列,从不同角度得出了ECoG不是低维混沌的结论.在ECoG相空间重构的基础上,计算了最大Lyapunov指数(LLE).应用了近似熵这一标量对ECoG进行刻画,计算结果表明:癫痫发作前的皮层脑电的最大Lyapunov指数和近似熵都明显地高于癫痫发作后的,这可能为理解癫痫发病机理,预报癫痫发作和治疗提供一定的思路. 关键词： 皮层脑电 互信息 伪邻点法 最大Lyapunov指数 近似熵     

脑磁图仪的前世今生与未来

脑磁图仪通过记录大脑神经活动在头皮外产生的磁场来进行脑活动的成像,它具备超高的时间分辨率和较高的空间分辨率,是一种重要的无创脑功能成像技术。文章介绍了脑磁信号的神经生理起源、生物物理特征及其与脑电信号的联系和区别,回顾了当前基于超导量子干涉仪的脑磁图设备与相关技术,并针对制约当前超导脑磁图发展的技术瓶颈,介绍了基于原子磁强计的新型脑磁探测技术及国内相关研究的最新进展,指出了脑磁图在脑科学研究及临床应用中不可或缺的地位和其硬件技术未来发展的方向。