帕金森神经网络建模及核团数字电路设计

作     者：蔡建明 包涵 边逸轩 徐权 陈墨 包伯成 CAI JianMing;BAO Han;BIAN YiXuan;XU Quan;CHEN Mo;BAO BoCheng

作者机构：常州大学微电子与控制工程学院常州213159 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金(批准号:62201094) 国家自然科学基金(批准号:12172066,52277001) 江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究面上项目(编号:22KJB510001)资助 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2024年第54卷第8期

页      码：1586-1600页

摘      要：已有的帕金森神经网络模型并未包含基底神经回路中的所有神经核团.因此,在研究发病机理和寻找最佳深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)的刺激靶点时忽略了其他核团潜在的影响.本文根据基底神经回路结构,利用Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型成功构建了完整的帕金森神经网络模型.三种不同外加刺激下的数值仿真结果表明,缺失黑质致密部(substantia nigra pars compacta,SNc)核团的帕金森神经网络会出现神经元高度同步行为和异常β振荡活动,符合目前公认的帕金森发病机理,从而验证了所提的模型的合理性.此外,受生物伦理、实验难度的影响,电子神经网络更适合帕金森DBS治疗方案研究,因此,本文以SNc核团为例在现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array,FPGA)平台上构建了不同外加刺激下的SNc核团数字电路.电路实验结果能完整呈现出与数值仿真一致的放电行为,表明了数字电路设计的正确性.本文所设计的电路占用较低的数字电路资源,为帕金森神经网络电路实现做好基础准备.

主 题 词：帕金森神经网络 HR神经元模型 动力学模型 现场可编程逻辑门阵列(FPGA) 神经元同步 

学科分类：1002[医学-临床医学类] 10[医学] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/SST-2023-0168

馆 藏 号：203130870...