摘要：随着现代社会进入信息化与智能化时代,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注。本文着眼于未来神经形态器件和类脑智能的发展需求,对建立全数字电路的类脑计算硬件系统展开研究,以脉冲神经网络H-H(Hodgkin-Huxley)神经元模型为研究对象,将DSP Builder平台与Quartus平台相结合,设计出H-H神经元模型的数字电路,并对其进行了性能测试。结果表明,基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件设计的神经元数字电路其工作特性与理论仿真结果高度一致,具有良好的生物特性,为建立类脑计算硬件系统提供新思路。

摘要：工作记忆是认知行为的基础,脑疲劳会导致记忆力衰退、反应迟钝等认知表现下降的现象。利用N-back实验范式设计脑疲劳实验,采集15名被试正常态和疲劳态下4种工作记忆负荷的脑电数据,使用互信息算法构建功能性脑网络,计算并分析节点度、节点中间中心度、节点聚类系数、节点特征路径长度4个网络特征参数,对行为学数据(反应时间、正确率)进行统计分析。结果表明,4种工作记忆负荷下,疲劳态下的脑网络相对于正常态下的脑网络节点度减小,节点中间中心度减小,节点聚类系数减小,节点特征路径长度增大,且具有显著差异节点主要分布于额叶、顶叶和枕叶。行为学数据结果显示,正常态下4种工作记忆负荷的平均反应时间分别为(578±46)、(664±45)、(868±44)、(959±42)ms,疲劳态下4种工作记忆负荷平均反应时间分别为(656±41)、(721±46)、(941±50)、(1038±50)ms,平均反应时间疲劳态显著高于正常态(P<0.05),提示脑疲劳对4种负荷下的工作记忆产生消极影响。在所施加的4种工作记忆负荷下,脑疲劳对工作记忆产生一定影响,会抑制大脑活跃度的提高,且对高负荷的影响比低负荷的影响更明显。

摘要：体温是人体健康状况的重要指标,柔性温度传感器可以实现长期、远程、实时的体温监测,对于老龄化人口家庭床边监测与疾病早期预警具有重要意义。该文提出一种在聚酰亚胺(PI)薄膜上通过激光直写一步制备三维多孔石墨烯,并同步实现图案化柔性温度传感器的高精度组装方法。该传感器基于蛇形几何结构设计,可以有效抑制弯曲形变的干扰,与人体皮肤共形贴附;疏水二氧化硅封装层的引入能够有效隔绝环境高湿度的影响,并且没有牺牲温度传感性能。该温度传感器具有高灵敏度(TCR=-6.534×10^(-4)/℃)、0.99184的拟合优度、宽检测范围(25~75℃)、高分辨率(0.1℃)和良好的稳定性。采用粘合剂可以与日常生活用品(例如口罩和创可贴)便携集成,实现呼吸频率、体温的实时监测,并通过关节部位体温检测,实现骨关节炎的早期预警,在健康管理与疾病预警方面具有重要应用潜力。

摘要：经颅磁声电刺激方法在颅内产生的感应电场分布是决定神经调控精度的关键因素。相控阵可产生高聚焦度声场,但其结构参数与颅内感应电场之间关系尚不明确。本文建立了包含相控阵的三维有限元模型,计算了声场分布并采用焦区横截面积、焦区深度、声强和电场强度为评价指标。设计仿体实验测量了焦点处实际电场强度。以Wistar大鼠为实验对象,考察了相控阵在0.8MHz中心频率,不同阵元数下与0.3T静磁场耦合作用对大鼠局部场电位的作用规律。结果表明,增加阵元数目可提高焦区电场强度,进而降低局部场电位低频段(4~30Hz)振荡频率,增加高频段(30~80Hz)能量,揭示了基于相控阵聚焦的经颅磁声电刺激对神经元兴奋性的调节机制,为经颅磁声电刺激系统设计与相控阵结构参数选择提供参考。