【技术实现步骤摘要】
本申请涉及神经调控，具体而言，涉及一种药物成瘾神经调控装置、方法和存储介质。
技术介绍
1、成瘾性药物的长期使用将对吸毒者的生理、心理造成深刻的负面影响，甚至导致死亡。一般的成瘾治疗方法，如药物替代治疗、心理行为治疗，因效果不理想、易复发、戒断率低饱受诟病。电刺激技术作为一种神经调控方法，在成瘾戒断治疗中受到广泛关注。电刺激技术(transcranial electrical stimulation，tes)通常分为非侵入式电刺激和侵入式电刺激，非侵入式电刺激包括经颅直流电刺激和经颅交流电刺激，经颅直流电刺激是一种利用恒定、低强度直流电(1～2ma)调节大脑皮层神经元活动的技术；经颅交流电刺激被认为是通过同步脑波震荡诱导长期的突触的可塑性，进而调节大脑功能/认知功能。
2、目前，非侵入式电刺激技术已被用于尼古丁、酒精、大麻、可卡因、甲基苯丙胺成瘾，以及饮食失调、病理性赌博等成瘾行为的科学研究和临床治疗中。侵入式电刺激技术例如深部脑刺激(deep brain stimulation，简称为dbs)是一种可逆性、微创伤、安全的神经外科措施，将单侧或双侧电极进行立体定向放置，电极与永久性植入的可编程脉冲发生器相连，电流可被传送到特定的脑靶区。dbs用于治疗成瘾最早是从dbs治疗帕金森疾病中发现的。一些帕金森病患者增加了他们对多巴胺替代疗法的摄入量，在某些方面类似于成瘾，这种现象被称为多巴胺失调综合征，丘脑底核dbs治疗帕金森病后多巴胺失调综合征的缓解随后得到了证实。另外，在已发表的临床前和临床应用研究发现，dbs在多个脑区
3、目前的电刺激技术采用开环刺激方案，依赖于医生经验调控刺激参数，为了摆脱依赖于医生经验刺激参数，还需要通过神经计算模型来解决，目前常用的闭环神经调控模型包括深度学习模型和神经计算模型，深度学习模型多用于整个大脑皮层的分析，神经计算模型更适合用于神经回路层面的分析。因此，如何设计合适的神经计算模型，实现闭环电刺激调控是推动电刺激技术发展的关键一环。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开实施例提供一种药物成瘾神经调控装置、方法和存储介质，至少部分解决现有技术中存在的问题，可以完成1.解决当前电刺激技术无法闭环，只能依靠医生经验进行刺激参数调控的问题。2.解决侵入式电刺激技术风险大，而非侵入式电刺激技术无法调控到脑深部神经核团的缺陷。3.解决当前的神经计算模型只用于计算大脑皮层相关疾病以及帕金森症，而没有适用于药物成瘾的神经回路计算模型的问题。
2、在一方面，本实施例公开了一种药物成瘾神经调控装置，应用于药物成瘾奖赏回路的电刺激调控系统，其特征在于，包括：
3、认知实验显示设备(1)，用于显示认知实验流程，协助被试完成信号采集；
4、脑电电极帽(2)，用于传输和采集62通道eeg信号以及2通道电刺激信号；
5、连接线(3)，用于连接脑电电极帽(2)和控制盒(4)；
6、控制盒(4)包括脑电采集芯片(401)、信号处理模块(402)、电刺激主控芯片(403)和无线传输模块(404)，
7、其中，脑电采集芯片(401)用于接收采集指令，并通过所述脑电采集电极(201)采集脑电波信号；
8、所述信号处理模块(402)包括信号预处理单元(402a)、源定位单元(402b)、特征计算单元(402c)、生物标记物选择单元(402d)，用于对采集到的原始eeg进行预处理、源定位、数据驱动、计算r-nmm参数以及对比正常人和药物成瘾者的生物标记物；
9、所述电刺激主控芯片(403)用于控制电刺激信号的参数；
10、所述无线传输单元(404)用于基于无线传输的方式实现控制盒(4)中各部分信号与可视化模块(5)之间的信号传输；
11、信号可视化模块(5)，用于提供交互界面，以可视化信号处理的过程以及结果，其中包括信号预处理各步骤的结果、源定位后的结果、特征计算的结果、生物标记物的正常范围示例以及神经调控的结果。
12、具体的，所述脑电电极帽(2)包括脑电信号采集电极(201)和电刺激电极(202)；
13、电刺激电极(202)可以包括第一电刺激电极和第二电刺激电极，其中，第一电刺激电极和第二电极分别对图4中的f3位点和f4位点进行刺激，其余位点为脑电信号采集电极。
14、具体的，所述信号预处理单元(402a)用于采集到的原始eeg进行滤波、去噪、剔除坏段、插值坏导、基线校正操作，得到预处理后的eeg信号。
15、具体的，所述源定位单元(402b)用于对所述预处理后的eeg信号进行源定位操作，将其定位到vta、nac、mpfc三个感兴趣区，得到源定位后的eeg信号。
16、具体的，所述特征计算单元(402c)包括r-nmm计算芯片(402e)和数据驱动算法芯片(402f)，用于基于所述源定位后的eeg信号计算得到代价函数最小时的模型参数，所述模型参数包括：突触后电位的最大振幅和突触平均连接数。
17、具体的，所述r-nmm计算芯片(402e)用于基于神经计算模型的方法，计算奖赏回路神经集群的理论输出值；
18、所述数据驱动算法芯片(402f)用于基于群优化算法对r-nmm计算单元的输出和源定位后的信号进行数值拟合，得到代价函数值最小时的模型参数，
19、所述模型参数包括：突触后电位的最大振幅和突触平均连接数。突触后电位的最大振幅表示兴奋性或抑制性参数，分别用于决定兴奋性神经群或抑制性神经群突触后电位的最大振幅(mv)；突触平均连接数与神经质量模型的动力学行为之间存在着微妙的关系，一般通过改变突触后电位的最大振幅使模型产生不同的神经振荡。
20、另一方面，本公开实施例提供了一种药物成瘾神经调控方法，该方法基于上述药物成瘾神经调控装置实现，该方法包括：
21、基于所述电刺激主控芯片(403)控制电刺激信号的刺激强度、刺激频率和通电时间，并将所述电刺激信号发送至r-nmm计算芯片，即r-nmm中的刺激信号，所述r-nmm中的刺激信号随着电刺激信号的改变而改变；
22、所述电刺激信号通过电刺激电极(202)对所述被试进行电刺激调控，施加电刺激后的大脑响应通过脑电信号采集电极(201)和脑电信号采集芯片(401)发送信号预处理单元(402a)和源定位单元(402b)，得到奖赏回路三个核团的真实响应；
23、基于所述特征计算单元(402c)的处理过程，得到拟合后r-nmm中的生理参数；
24、将得到的生理参数与生物标记物选择单元(402d)中的生物标记物范围进行对比，若参数回归到正常范围，则刺激信号不再变化，否则继续调控。
25、具体的，r-nmm中的生理参数包括：突触后电位的最大振幅和突触平均连接数。
26、具体的，电刺激信号与所述突触后电位的最大振幅的对应关系为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种药物成瘾神经调控装置，应用于药物成瘾奖赏回路的电刺激调控系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述脑电电极帽(2)包括脑电信号采集电极(201)和电刺激电极(202)；
3.如权利要求1所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述信号预处理单元(402A)用于采集到的原始EEG进行滤波、去噪、剔除坏段、插值坏导、基线校正操作，得到预处理后的EEG信号。
4.如权利要求3所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述源定位单元(402B)用于对所述预处理后的EEG信号进行源定位操作，将其定位到VTA、NAc、mPFC三个感兴趣区，得到源定位后的EEG信号。
5.如权利要求4所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述特征计算单元(402C)包括R-NMM计算芯片(402E)和数据驱动算法芯片(402F)，用于基于所述源定位后的EEG信号计算得到代价函数最小时的模型参数，所述模型参数包括：触后电位的最大振幅和突触平均连接数。
6.如权利要求5所述的药物成瘾神经调控装置，其特征
7.如权利要求5所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述神经计算模型包括：
8.一种药物成瘾神经调控方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-7中任一所述的药物成瘾神经调控装置：
9.如权利要求8所述的药物成瘾神经调控方法，其特征在于，所述电刺激信号与所述突触后电位的最大振幅的对应关系为：
10.如权利要求8所述的药物成瘾神经调控方法，其特征在于，所述电刺激信号与所述平均突触连接数N的对应关系为：
...【技术特征摘要】
1.一种药物成瘾神经调控装置，应用于药物成瘾奖赏回路的电刺激调控系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述脑电电极帽(2)包括脑电信号采集电极(201)和电刺激电极(202)；
3.如权利要求1所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述信号预处理单元(402a)用于采集到的原始eeg进行滤波、去噪、剔除坏段、插值坏导、基线校正操作，得到预处理后的eeg信号。
4.如权利要求3所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述源定位单元(402b)用于对所述预处理后的eeg信号进行源定位操作，将其定位到vta、nac、mpfc三个感兴趣区，得到源定位后的eeg信号。
5.如权利要求4所述的药物成瘾神经调控装置，其特征在于，所述特征计算单元(402c)包括r-nmm计算芯片(402...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。