[发明专利]一种皮层脑电传导为头皮脑电的电模型

说明书

本发明公开了一种皮层脑电传导为头皮脑电的电模型，包括：脑膜网络、颅骨网络、头皮网络、记录电极网络和参考电极网络；其中脑膜网络包括纵向脑膜网络和横向脑膜网络，其输入端均连接大脑皮层脑电信号ECoG；颅骨网络包括纵向颅骨网络和横向颅骨网络，其输入端均与纵向脑膜网络的输出端连接；头皮网络包括纵向头皮网络和横向头皮网络，其输入端均与纵向颅骨网络的输出端连接；记录电极网络的输入端与纵向头皮网络的输出端连接；参考电极网络的输入端与横向脑膜网络、横向颅骨网络、横向头皮网络的输出端连接；记录电极网络和参考电极网络输出端构成差分头皮脑电信号。该模型考虑了空间模糊和各向异性，能够较为准确地将ECoG信号传导为EEG信号。

技术领域

本发明属于生物电子技术领域，具体涉及一种考虑空间模糊和各向异性效应的皮层脑电传导为头皮脑电的电模型。

背景技术

皮层脑电(ECoG)来源于锥体细胞顶端树突的突触后电位，是由大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的，其同步节律的形成与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关。头皮脑电(EEG)是由ECoG经头部各生物体组织传导至头皮后，由记录电极记录的大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。在脑电计算领域，常常需要将皮层脑电转换为头皮脑电。生物体组织一般由细胞内液、细胞外液和细胞膜组成。细胞内液和细胞外液具有一定的导电性，因此，它们具有电阻的性质；而细胞膜的绝缘性较高，阻隔着细胞膜两侧某些离子的扩散，因此，它除具有电阻性质外还具有电容性质。据此可以将单一生物体组织等效为一个电阻级联一个由电阻和电容并联网络所构成的电模型。在现有的皮层脑电传导为头皮脑电的电模型中，人(或生物体)的头部被等效为一个由三层(或多层)组织构成的各向同性的均匀球体模型。这样的模型没有考虑到人(或生物体)头部形状的不规则性(不是理想的均匀球体)，以及不同人(或生物体)头部的不相似性，因此存在着以下两个缺点：1)没有考虑到处于头部不同部位的皮层脑电传导为头皮脑电时传导路径的不一致性，即各向异性；2)没有考虑到皮层脑电传导为头皮脑电时头部各组织在不同空间方向上对脑电信号的吸收或衰减性，即空间模糊性。。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种将皮层脑电传导为头皮脑电的电模型，该模型考虑了空间模糊和各向异性，能够较为准确地将ECoG信号传导为EEG信号。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种皮层脑电传导为头皮脑电的电模型，包括：脑膜网络10、颅骨网络20、头皮网络30、记录电极网络40和参考电极网络50；

所述脑膜网络10包括纵向脑膜网络101和横向脑膜网络102，所述纵向脑膜网络101和横向脑膜网络102的输入端均连接大脑皮层脑电信号ECoG；

所述颅骨网络20包括纵向颅骨网络201和横向颅骨网络202，所述纵向颅骨网络201和横向颅骨网络202的输入端均与纵向脑膜网络101的输出端连接；所述横向颅骨网络202由8个横向颅骨子网络并联构成，所述8个横向颅骨子网络用于向8个空间方向传播信号；

所述头皮网络30包括纵向头皮网络301和横向头皮网络302；所述纵向头皮网络301和横向头皮网络302的输入端均与纵向颅骨网络201的输出端连接；

所述记录电极网络40的输入端与纵向头皮网络301的输出端连接；

所述参考电极网络50的输入端与横向脑膜网络102、横向颅骨网络202、横向头皮网络302的输出端连接；

所述记录电极网络40和参考电极网络50输出端构成差分头皮脑电信号。

所述纵向脑膜网络101、纵向颅骨网络201和纵向头皮网络301均由并联的阻容网络构成；所述记录电极网络40和参考电极网络50均由串联的阻容网络构成。

所述横向脑膜网络102和横向头皮网络302均由空间横向传播电阻网络和空间纵向传播阻容并联网络级联构成。