大鼠睡眠分期及腦電標(biāo)度行為研究.pdf

1、大腦是自然界中最為復(fù)雜的系統(tǒng)之一，通常會(huì)表現(xiàn)出豐富的時(shí)空動(dòng)力學(xué)特征。不同頻率的腦電（EEG）振蕩反映著這些特征的變化，同時(shí)睡眠-覺醒周期中的各種時(shí)相亦反映著不同的腦功能狀態(tài)。因此綜合研究不同睡眠時(shí)相下各種EEG振蕩的標(biāo)度行為及其潛在機(jī)制，對(duì)理解大腦的動(dòng)力學(xué)特征有著重要的意義。本文從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)入手，優(yōu)化了適合于長(zhǎng)期睡眠研究的、基于單道EEG的睡眠分期算法；然后用去趨勢(shì)分析（DFA）方法研究了不同電極位置對(duì)應(yīng)的EEG振蕩的標(biāo)度行為、不同時(shí)相下

2、的各種EEG振蕩的標(biāo)度行為差異，以及在睡眠時(shí)相轉(zhuǎn)換過(guò)程中起主導(dǎo)作用的EEG振蕩，并利用馬爾可夫幅度（MPA）EEG模型研究了標(biāo)度行為的潛在機(jī)制。主要工作如下：
　　 ⑴利用基于單道EEG的睡眠分期算法，研究了睡眠分期準(zhǔn)確性在不同電極位置間的差異，得出了額葉中線前緣是最適合于睡眠分期的電極位置。
　　 ⑵優(yōu)化了基于單道EEG的睡眠分期算法：通過(guò)比較四種組合（兩種基于單道EEG的分期算法和兩種電極位置）的睡眠分期準(zhǔn)確性，證明

3、可以通過(guò)增加分類參數(shù)、優(yōu)化濾波器通頻帶和電極位置等改善睡眠分期的分類準(zhǔn)確性，其中對(duì)快速眼動(dòng)（REM）睡眠分期的準(zhǔn)確性改善最為明顯。
　　 ⑶研究了腦波音樂(lè)對(duì)大鼠睡眠和喚醒度的影響。結(jié)果顯示，腦波音樂(lè)能提升大鼠的喚醒度水平并降低睡眠總量；腦波音樂(lè)影響非快速眼動(dòng)（NREM）睡眠和REM睡眠的機(jī)制可能不同。
　　 ⑷利用DFA方法分別計(jì)算了不同電極位置對(duì)應(yīng)的各種EEG振蕩的標(biāo)度指數(shù)，并比較它們?cè)诳臻g上的差異，以此來(lái)研究各EEG

4、振蕩源的特性。結(jié)果顯示，不同電極位置對(duì)應(yīng)的標(biāo)度行為顯著不同，其機(jī)制可能與睡眠相關(guān)的EEG振蕩源有關(guān)。
　　 ⑸利用DFA研究不同睡眠時(shí)相下，各種EEG振蕩的標(biāo)度指數(shù)及其反映的長(zhǎng)程相關(guān)性（LRTC），然后結(jié)合相應(yīng)的MPA EEG模型的模型參數(shù)，進(jìn)行進(jìn)一步的理論分析和探討。結(jié)果顯示：①在每種睡眠時(shí)相中，各EEG振蕩的標(biāo)度指數(shù)隨著振蕩頻率的升高而增大，這種變化表明，不同振蕩對(duì)應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其振蕩機(jī)制存在差異；對(duì)每種EEG振蕩而言，其標(biāo)

5、度指數(shù)在三種時(shí)相間的差異亦具有統(tǒng)計(jì)顯著性，這種差異可能與睡眠-覺醒周期中的內(nèi)外部事件相關(guān)。這些EEG振蕩的標(biāo)度行為及其長(zhǎng)程相關(guān)性，可能反映了相關(guān)節(jié)律是內(nèi)在過(guò)程的規(guī)則性和隨機(jī)性共同作用的結(jié)果；這樣，標(biāo)度指數(shù)的變化在一定程度上就反映了大腦功能狀態(tài)的改變。②標(biāo)度指數(shù)的結(jié)果顯示，高、低頻成分可能采用了不同的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，即低頻成分為1/f噪聲機(jī)制，而高頻成分則為1/f2噪聲機(jī)制。據(jù)此推測(cè)，低頻成分可能在建立和維持大腦最為基本的功能和狀態(tài)時(shí)起著關(guān)鍵