[发明专利]阿尔茨海默病智能早期筛查系统

说明书

本发明公开了一种阿尔茨海默病智能早期筛查系统，包括：模型搭建模块，用于使用脉冲神经网络搭建海马CA3区的类脑忆阻神经形态模型，以模拟海马CA3区的联想记忆能力、信息存储能力、以及正常状态下产生脑电信号的能力；突触缺失模拟模块，用于在搭建的类脑忆阻神经形态模型的基础上，建立突触缺失模型，研究不同的突触缺失水平以及不同的网络连接结构对于人脑联想记忆能力的影响；仿真演示模块，用于对所述突触缺失模型的联想记忆能力进行仿真，并以像素图像模式对所述突触缺失模型进行演示。本发明能够对阿尔茨海默病的病况及病因进行直观展示与可视化分析，有助于解决阿尔茨海默病早期诊断困难的问题。

技术领域

本发明涉及神经网络模型搭建技术领域，特别涉及一种阿尔茨海默病智能早期筛查系统。

背景技术

据中国阿尔茨海默病协会2011年的公布调查结果显示，全球有约3650万人患有痴呆症，每七秒就有一个人患上此病，平均生存期只有5.9年。随着我国老龄化不断加深，阿尔茨海默病对老年人健康的危害也日益严重，因此，开展针对阿尔茨海默病发病过程以及患有该病的失智老人的治疗研究已经迫在眉睫。

联想记忆是人脑海马CA3区的重要认知功能之一，阿尔茨海默病症状中的一个重要方面便是患者大脑联想记忆能力的衰退，这也是该病患病阶段的重要表征。以天津医科大学为代表的众多科研机构都进行了相关研究，通过搭建脉冲神经网络模拟海马CA3区的联想记忆能力，研究突触缺失和突触补偿对联想记忆能力的影响，进而对阿尔茨海默病的不同患病阶段进行仿真和研究。这些研究对人脑联想记忆能力随突触缺失程度增加而减退、突触补偿对联想记忆能力减退的缓解效果等进行了较为全面和深入的讨论，对阿尔茨海默病患病机理的研究起到了重要的推动作用。

然而目前已有的绝大多数研究成果，其表现形式仍以数学公式、放电散点图等较为专业的术语和图表为主，适用于科研领域内的交流，但对于大众的普及程度不高。并且，如果需要更改变量重复进行实验，则需要在程序代码内修改，步骤较为繁琐。为了使实验能够方便地在不同输入变量的条件下重复进行，并且将实验结果通俗易懂地展现，就需要在现有的研究成果基础上对程序算法进行改进和创新，以构建一种新的实验平台。

忆阻器是一种表示磁通与电荷关系的电路器件，其阻值由流经它的电荷确定，具有记忆功能，在模拟人工突触的研究中具有广阔的应用前景。在硬件类脑神经系统方面，湖北大学、江西理工大学、东南大学等科研机构进行了基于忆阻突触的联想记忆神经网络仿真研究，但目前已有的研究中尚没有基于忆阻突触的突触缺失、突触补偿等模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阿尔茨海默病智能早期筛查系统，通过建立阿尔茨海默病的模拟、识别与控制实验平台，能够对病况及病因进行直观展示与可视化分析，有助于解决阿尔茨海默病早期诊断困难的问题，可以广泛应用于健康管理指导和临床诊疗。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种阿尔茨海默病智能早期筛查系统，包括：

模型搭建模块，用于使用脉冲神经网络搭建海马CA3区的类脑忆阻神经形态模型，以模拟海马CA3区的联想记忆能力、信息存储能力、以及正常状态下产生脑电信号的能力；

突触缺失模拟模块，用于在搭建的类脑忆阻神经形态模型的基础上，建立突触缺失模型，研究不同的突触缺失水平以及不同的网络连接结构对于人脑联想记忆能力的影响；

仿真演示模块，用于对所述突触缺失模型的联想记忆能力进行仿真，并以像素图像模式对所述突触缺失模型进行演示。

优选地，所述模型搭建模块中，根据海马CA3区的解剖结构及其内部突触连接特性，建立一个三层的类Hopfield网络，用Izhikevich神经元模型作为网络的节点对模型中的神经元进行描述，各神经元之间通过Hebbian法则采用全连接的方式连接。

优选地，所述突触缺失模拟模块具体用于：