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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开一种脑深部刺激改善阿尔茨海默症小鼠的记忆功能的神经评估方法及系统，分别将植入式刺激电极、记录电极植入多个生物体的预设靶点；利用多通道电生理采集模块采集记录电极上记录到的电生理信号，并发送至生理信号分析模块利用刺激器控制模块调控便携式刺激器的电刺激信号参数；所述植入式刺激电极接收到电刺激信号后，对生物体的颅内脑部靶点进行电刺激停止电刺激，利用多通道电生理采集模块采集记录电极上记录到的电生理信号，并发送至生理信号分析模块；利用生理信号分析模块对电刺激前后的电生理信号进行处理，获得阿尔茨海默症的改善评估指标；本发明可以为阿尔茨海默病的治疗参数优化提供思路。

主权项：1.应用脑深部刺激改善阿尔茨海默症小鼠的记忆功能的神经评估方法的系统，其特征在于：包括植入式刺激电极、记录电极、刺激器控制模块、便携式刺激器、多通道电生理采集模块、生理信号分析模块；所述植入式刺激电极、记录电极植入多个生物体的预设靶点；所述预设靶点位于生物体的颅内脑部区域；这些生物体分为不同刺激小组；所述刺激器控制模块用于调控便携式刺激器的电刺激信号参数；所述便携式刺激器用于向植入式刺激电极传输电刺激信号；所述植入式刺激电极接收到电刺激信号后，对生物体的颅内脑部靶点进行电刺激；所述多通道电生理采集模块采集记录电极上记录到的电生理信号，并发送至生理信号分析模块；所述生理信号分析模块对电刺激前后的电生理信号进行处理，获得阿尔茨海默症的改善评估指标；所述改善评估指标包括theta频段功率、gamma频段功率、theta-gamma节律调制指数、兴奋性神经元发放数值、抑制性神经元发放数值、兴奋性和抑制性神经元与节律振荡的平均向量长度的变化；所述生理信号分析模块判断改善评估指标是否满足预设要求，若不满足要求，则控制刺激器控制模块修改电刺激参数，继续进行电刺激；系统应用于脑深部刺激改善阿尔茨海默症小鼠的记忆功能的神经评估方法，步骤如下：1分别将植入式刺激电极、记录电极植入多个生物体的预设靶点；所述预设靶点位于生物体的颅内脑部区域；这些生物体分为不同刺激小组；2所有植入电极的生物体恢复t时间；3利用多通道电生理采集模块采集记录电极上记录到的电生理信号，并发送至生理信号分析模块；4利用刺激器控制模块调控便携式刺激器的电刺激信号参数；5利用便携式刺激器向植入式刺激电极传输电刺激信号；6所述植入式刺激电极接收到电刺激信号后，对生物体的颅内脑部靶点进行电刺激；7停止电刺激，利用多通道电生理采集模块采集记录电极上记录到的电生理信号，并发送至生理信号分析模块；8利用生理信号分析模块对电刺激前后的电生理信号进行处理，获得阿尔茨海默症的改善评估指标；所述改善评估指标包括theta频段功率、gamma频段功率、theta-gamma节律调制指数、兴奋性神经元发放数值、抑制性神经元发放数值、兴奋性和抑制性神经元与节律振荡的平均向量长度的变化；判断改善评估指标是否满足预设要求，若不满足要求，则修改电刺激参数，并返回步骤3；计算兴奋性神经元发放数值变化、抑制性神经元发放数值的步骤包括：a1利用离线神经元分类软件对电生理信号进行神经元分类；a2利用巴特沃斯高通滤波器对电生理信号滤波，对波形进行对齐，并在峰值高度直方图平均值的标准偏差的3倍上设置阈值，以提取神经元；a3利用主成分分析和K均值聚类对神经元进行分类，得到兴奋性神经元和抑制性神经元；a4计算t2时间内兴奋性神经元发放数值、抑制性神经元发放数值；计算兴奋性和抑制性神经元与节律振荡的平均向量长度的变化的步骤包括：b1使用最小二乘FIR滤波器对theta节律、lowgamma节律、highgamma节律进行滤波，并通过希尔伯特变换提取对应节律的相位；b2通过线性插值获得每个神经元的相位值，每20°为一个bin绘制神经元的平均发放率，并进行瑞利测试以检测神经元和不同节律振荡之间的锁相程度；所述锁相程度通过平均向量长度量化；判断改善评估指标中的兴奋性神经元发放数值、抑制性神经元发放数值是否满足预设要求的方法包括：判断兴奋性神经元发放数值是否增加，若是，则兴奋性神经元发放数值变化满足预设要求；判断抑制性神经元发放数值是否降低，若是，则抑制性神经元发放数值变化满足预设要求；判断兴奋性和抑制性神经元与节律振荡的平均向量长度的变化的步骤包括：判断兴奋性神经元与节律振荡的平均向量长度是否减少，若是，则满足预设要求；判断抑制性神经元与节律振荡的平均向量长度是否增加，若是，则满足预设要求；获得theta频段功率的步骤包括：c1利用带通滤波器和零相位延迟滤波器提取theta节律；所述theta节律的频率范围为[4Hz，12Hz]；c2利用Chronux工具箱的多窗口谱估计对theta节律进行功率谱计算；c3在t1时间窗内计算小鼠的theta节律的平均功率，以作为theta频段功率；获得gamma频段功率的步骤包括：d1利用带通滤波器和零相位延迟滤波器提取低gamma节律lowgamma和高gamma节律highgamma；所述低gamma节律的频率范围为[30Hz，50Hz；所述高gamma节律的频率范围为[50Hz，100Hz]；d2利用Chronux工具箱的多窗口谱估计对低gamma节律和高gamma节律进行功率谱计算；d3在t1时间窗内计算小鼠的低gamma节律的平均功率和高gamma节律节律的平均功率，作为gamma低频段功率和gamma高频段功率；获得theta-gamma节律调制指数的步骤包括：e1利用最小二乘FIR滤波器对theta频段功率、gamma频段功率进行滤波；所述gamma频段功率包括gamma低频段功率和gamma高频段功率；e2利用希尔伯特变换提取theta相位和gamma幅度；e3将theta相位分成h段，每h1°为一个bin；计算每个bin的lowgamma幅值和highgamma幅值，然后将其归一化，得到theta-gamma节律调制指数；判断改善评估指标中的theta频段功率、gamma频段功率是否满足预设要求的方法包括：分别判断刺激组中小鼠theta频段功率、gamma频段功率与模型组、假刺激组中小鼠theta频段功率、gamma频段功率的差值，若刺激组中小鼠theta频段功率、gamma频段功率最大，且差值均大于预设阈值，则theta频段功率、gamma频段功率满足预设要求；判断改善评估指标中的theta-gamma节律的调制指数是否满足预设要求的方法包括：判断刺激小组中小鼠theta-highgamma节律的调制指数是否大于模型组、假刺激组中小鼠theta-highgamma节律的调制指数，若是，则theta-highgamma节律的调制指数满足预设要求；在获得改善评估指标前，还对电生理信号进行了预处理；对电生理信号进行预处理的步骤包括：f1用MATLAB分析低速运动状态下小鼠海马CA1区的电生理信号；所述电生理信号包括场电位；低速运动状态的速度范围为2cms,5cms；f2对场电位进行多项式拟合以去除基线噪声，并进行陷波以去除50Hz噪声。

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