[发明专利]基于神经电信号时频特征的变频变强度磁刺激系统

说明书

一种基于神经电信号时频特征的变频变强度磁刺激系统，是根据生物体神经电信号时频特征设置的变频变强度磁刺激作用于生物体，包括有依次连接的：用于在实施磁刺激之前采集生物体神经电信号的神经电信号采集模块，用于提取神神经电信号的时频特征的神经电信号时频分析模块，用于设置变频变强度磁刺激参数的控制模块，用于根据接收的控制信号产生相应的脉冲信号的磁刺激器主机和用于接收脉冲信号并向生物体输出磁刺激的线圈，所述控制模块的信号输入端还连接刺激强度设置模块。本发明根据生物体原有的时频特征进行磁刺激，将产生更有说服力的调控效果，基于信号共振的原理，本发明能激发脑内多个频段信号的共振，实现更加优良的调控效果。

技术领域

本发明涉及一种变频变强度磁刺激系统。特别是涉及一种经颅磁刺激重复频率和刺激强度随时间变化的基于神经电信号时频特征的变频变强度磁刺激系统。

背景技术

重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)是一种脑刺激技术，广泛应用于脑功能、脑网络及脑回路等研究。

重复频率是rTMS脑研究的重要参数。通常认为，高频rTMS用于易化皮层兴奋性，低频rTMS用于抑制皮层兴奋性。在实际研究中，通常是根据观察刺激效果或者已有文献中的研究结果，设置一个固定的重复频率进行刺激。脑神经节律的振荡频率通常为1-100Hz，然而，固定频率下的重复刺激通常只能与特定频段的神经振荡形成共振，对于其他频段的神经振荡则可能不具有明显的刺激作用。脑功能通常是由多个节律的振荡共同形成的。因此，在进行经颅磁刺激脑功能研究时，采用固定频率的重复刺激只能与特定频段神经振荡形成共振，并不能完全与脑功能相关的所有神经振荡进行共振，刺激效果具有一定局限性。采用固定强度的重复刺激对于所有神经振荡的调控程度是一样的，无法针对不同神经振荡形成不同强度的经颅磁刺激调控作用，刺激效果具有一定局限性。

因此，已有固定重复频率磁刺激只能与特定频段神经振荡形成共振、已有固定刺激强度只能对不同神经振荡形成相同强度磁刺激的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能更加有效地调控神经元活动的基于神经电信号时频特征的变频变强度磁刺激系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于神经电信号时频特征的变频变强度磁刺激系统，是根据生物体神经电信号时频特征设置的变频变强度磁刺激作用于生物体，包括有依次连接的：用于在实施磁刺激之前采集生物体神经电信号的神经电信号采集模块，用于提取神神经电信号的时频特征的神经电信号时频分析模块，用于设置变频变强度磁刺激参数的控制模块，用于根据接收的控制信号产生相应的脉冲信号的磁刺激器主机和用于接收脉冲信号并向生物体输出磁刺激的线圈，所述控制模块的信号输入端还连接刺激强度设置模块。

所述的神经电信号采集模块，是在实施磁刺激之前通过采集探头采集生物体磁刺激靶点处的神经电信号，采集时长为1-20s，采样频率s为512-2kHz，采集到的神经电信号输出至神经电信号时频分析模块。

所述的采集探头采集生物体磁刺激靶点处的神经电信号，是在生物体静息态或任务态下采集的生物体磁刺激靶点处的神经电信号。

所述的神经电信号时频分析模块是由第一可编程控制器构成，用于将采集到的神经电信号进行时频分析，包括进行如下步骤：

(2.1)将采集到的神经电信号X分为m个数据段，每个数据段包含n个数据点，每个数据点的幅值表示为x_ij，i＝1,…,n，j＝1,…,m，第j个数据段中第i个数据点对应的时间点为t_ij，t_ij＝(j-1)×n+i，神经电信号X对应的时间序列为T，T＝{t_ij}送入控制模块；