用于测量脑活动的设备和方法技术

一种用于测量受试者的脑活动的计算机实施的方法，该方法包括：接收表示受试者的脑电活动的脑电图(EEG)测量结果的EEG数据；以及将神经群体模型的参数拟合至EEG数据以确定所述参数的相应值，所述参数的相应值包括抑制性突触后电位速率常数(γ

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量脑活动的设备和方法


[0001]本专利技术涉及用于基于脑电图(electroencephalography)(EEG)信号来测量脑活动的设备和方法。

技术介绍

[0002]脑中的电活动是由神经元活动引起的电荷流动的结果，并且响应于刺激以跨越相邻脑区域的独特模式(例如“波”)变化。可以使用脑电图(EEG)记录人脑中神经元的整体同步活动，这涉及使用电极来测量个体头皮外部的电位(从而推断神经元功能)。
[0003]EEG提供了用于基于出现在信号输出中的特定特征来研究脑活动的简单且非侵入性的方式。EEG信号通常包含出现在特定频带中的节律特征，包括本领域中称为阿尔法、贝塔、西塔和德尔塔频带的那些节律特征。阿尔法节律特征长期以来被认为是脑信息处理和功能的指标。具体地，8Hz至13Hz下的阿尔法节律的特性振荡在认知和行为期间脑电磁活动的现象学描述中发挥了核心作用。
[0004]EEG信号中特性特征的存在促使：使用EEG信号分析以用于脑功能监测应用，包括癫痫诊断和治疗(例如，区分癫痫发作与其他类型的癫痫发作，并且识别引起癫痫发作的脑区域)；以及确定个体的麻醉深度(例如，在外科手术期间)。
[0005]EEG信号中特征的生理学解释经常涉及使用神经群体的集体模型(在本领域中称为“神经群体模型”)，其将大量互作用的神经元表示为宏观系统。神经物理建模(与对人脑结构进行建模有关)利用神经群体模型试图理解和表征从个体观察到的EEG信号特征与个体脑内的活动之间的关系。
[0006]具体地，神经群体模型包括描述兴奋性神经元群体和抑制性神经元群体的参数集，并且其中这些参数的值确定建模神经元对特定刺激和输入的预测电响应。由这些神经群体模型产生的预测EEG信号可以再现EEG的显著特征，诸如例如阿尔法节律。
[0007]尽管基于神经物理建模技术进行脑活动测量或监测的常规手段很方便，但是仍存在改进的空间。期望提供一种减轻现有技术的一个或更多个困难的脑活动评价设备和方法，或者至少提供一种有用的可替选方案。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一种用于测量受试者的脑活动的计算机实施的方法，该方法包括：接收表示受试者的脑电活动的脑电图(EEG)测量结果的EEG数据；以及将神经群体模型的参数拟合至EEG数据以确定所述参数的相应值，所述参数的相应值包括抑制性突触后电位速率常数(γ
i
)的一个或更多个值；其中，γ
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表示脑响应性的状态，γ
i
相对于参考值的增大指示脑响应性的增强状态，并且γ
i
相对于参考值的减小指示脑响应性的状态的减小。
[0009]在一些实施方式中，实时地重复用于测量受试者的脑活动的方法的步骤以确定各个时间的γ
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的值，以提供对受试者的脑响应性的实时监测。
[0010]在一些实施方式中，在未受刺激的受试者的镇静期间测量EEG信号，并且各个时间的所确定的γ
i
的值对受试者的镇静深度进行量化，其中，γ
i
相对于参考值的减小指示未受刺激的受试者的脑响应性或清醒性的减小。
[0011]未受刺激的受试者可以正被麻醉，或正经历外科手术。
[0012]在一些实施方式中，参考值是一个对照受试者或多个对照受试者中的γ
i
的预定测量结果。
[0013]在一些实施方式中，参考值是通过将神经群体模型拟合至处于清醒或意识状态的受试者的EEG测量结果而确定的γ
i
的值。
[0014]在一些实施方式中，参考值是表示处于从包括最小镇静(阶段I)、意识镇静(阶段II)、深度镇静(阶段III)和髓质抑制(阶段IV)的组中选择的镇静水平的一个对照受试者或多个对照受试者的脑活动的γ
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的预定值。
[0015]在一些实施方式中，麻醉剂已被施用于受试者，并且上述方法包括：
[0016](i)将γ
i
的值与参考值相比较；以及
[0017](ii)基于所述比较来确定受试者是否需要额外麻醉；以及
[0018](iii)仅在确定了受试者需要额外麻醉的情况下，则对受试者施用额外麻醉。
[0019]受试者可能正经历外科手术。
[0020]在一些实施方式中，额外麻醉由自动化麻醉剂递送系统递送。
[0021]在一些实施方式中，γ
i
的一个或更多个值对受试者的脑活动的阿尔法节律特征进行量化。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一种用于测量受试者的脑活动的系统，该系统包括：
[0023]被配置成从通信网络接收数据的至少一个网络接口；
[0024]至少一个计算机处理器；以及
[0025]耦合至至少一个计算机处理器并且存储指令的存储器，指令当由至少一个计算机处理器执行时使该至少一个计算机处理器执行上述任意脑活动测量方法。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一种用于测量受试者的脑活动的设备，该设备包括：
[0027]被配置成执行以下操作的具有神经群体模型拟合部件的至少一个计算装置：
[0028](i)接收表示受试者的脑电活动的EEG测量结果的EEG数据；以及
[0029](ii)将神经群体模型的参数拟合至EEG数据以确定所述参数的一个或更多个值，所述参数的一个或更多个值包括抑制性突触后电位速率常数(γ
i
)的一个或更多个值；
[0030]其中，γ
i
表示脑响应性的状态，γ
i
相对于参考值的增大指示脑响应性的增强状态，并且γ
i
相对于参考值的减小指示脑响应性的状态的减小。
[0031]在一些实施方式中，神经群体模型拟合部件被配置成执行上述任意脑活动测量方法。
[0032]在一些实施方式中，该设备包括EEG监测部件，EEG监测部件被配置成：
[0033]通过处理从一个或更多个电极获得的EEG信号来生成EEG数据；以及
[0034]将EEG数据发送至神经群体模型拟合部件。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，提供了一个或更多个计算机可读存储介质，所述一
个或更多个计算机可读存储介质上存储有指令，所述指令当由计算系统或装置的至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行上述任意脑活动测量方法。
[0036]本文还描述了一种识别用于评价脑功能的生理参数的方法，该方法包括：接收表示一个或更多个个体的脑电活动的EEG数据；访问表示具有一个或更多个模型参数的神经群体模型的神经群体模型数据；根据将一个或更多个模型参数拟合至EEG数据的模型拟合过程，生成表示一个或更多个模型参数的估计参数值的拟合模型参数数据；处理拟合模型参数数据以生成至少表示每个模型参数的个体可识别性的参数可识别性数据；以及处理参数可识别性数据以生成表示表征EEG数据的一个或更多个特征的一个或更多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量受试者的脑活动的计算机实施的方法，所述方法包括：(i)接收表示所述受试者的脑电活动的脑电图(EEG)测量结果的EEG数据；以及(ii)将神经群体模型的参数拟合至所述EEG数据以确定所述参数的相应值，所述参数的相应值包括抑制性突触后电位速率常数(γ
i
)的一个或更多个值；其中，γ
i
表示脑响应性的状态，γ
i
相对于参考值的增大指示脑响应性的增强状态，并且γ
i
相对于参考值的减小指示脑响应性的状态的减小。2.根据权利要求1所述的方法，还包括下述步骤：(iii)实时地重复步骤(i)和步骤(ii)以确定各个时间的γ
i
的值，以提供对所述受试者的所述脑响应性的实时监测。3.根据权利要求2所述的方法，其中，在未受刺激的受试者的镇静期间测量所述EEG信号，并且各个时间的所确定的γ
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的值对所述受试者的镇静深度进行量化，其中，γ
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相对于所述参考值的减小指示所述未受刺激的受试者的脑响应性或清醒性的减小。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述未受刺激的受试者正被麻醉。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述未受刺激的受试者正经历外科手术。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述参考值是一个对照受试者或多个对照受试者中的γ
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的预定测量结果。7.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，所述参考值是通过将所述神经群体模型拟合至处于清醒或意识状态的所述受试者的EEG测量结果而确定的γ
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的值。8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述参考值是表示处于从包括最小镇静(阶段I)、意识镇静(阶段II)、深度镇静(阶段III)和髓质抑制(阶段IV)的组中选择的镇静水平的一个对照受试者或多个对照受试者的脑活动的γ
i
的预定值。9.根据权利要求1所述的方法，其中，麻醉剂已被施用于所述受试者，并且所述方法包括：(i)将γ
i
的值与所述参考值相比较；以及(ii)基于所述比较来确定所述受试者是否需要额外麻醉；以及(iii)仅在确定了所述受试者需要额外麻醉的情况下，则对所述受试者施用额外麻醉。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述受试者正经历外科手术。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述额外麻醉由自动化麻醉剂递送系统递送。12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其中，所述参...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：皮层动力学有限公司，
类型：发明
国别省市：