[發明專利]基于格蘭杰因果檢測經顱磁刺激對工作記憶影響的方法

在審

• 申請號: 202110324113.7
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113080851A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 郭苗苗;吉利輝;徐桂芝;王中豪;張天恒
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61N2/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰;張國榮

本發明為一種基于格蘭杰因果檢測經顱磁刺激對工作記憶影響的方法，包括以下步驟：第一步、對目標對象進行經顱磁刺激，在目標對象的頭部植入微電極；第二步、令目標對象執行T?迷宮行為學任務，通過微電極采集目標對象前額葉皮層的局部場電位信號，對局部場電位信號進行預處理，提取gamma頻段；第三步、利用格蘭杰因果算法計算gamma頻段中每個微電極通道之間的GC值，將GC值作為特征參數構建格蘭杰因果網絡，GC值的大小和格蘭杰因果網絡的格蘭杰因果密度反映了經顱磁刺激對目標對象工作記憶的影響。該方法通過采集目標對象的前額葉皮層的局部場電位信號，并分析神經節律的格蘭杰因果性，從而反映目標對象的工作記憶和認知功能。

技術領域

本發明涉及神經刺激技術領域，特別是涉及一種基于格蘭杰因果檢測經顱磁刺激對工作記憶影響的方法，用于檢測不同模式經顱磁刺激對目標對象工作記憶的影響。

背景技術

經顱磁刺激(transcranial magnetic stimulation，簡稱TMS)是一種無創的神經調控技術，在探索大腦高級認知功能及神經精神疾病臨床領域已得到廣泛關注和應用。經顱磁刺激技術可以通過調節神經元的興奮性來刺激特定大腦皮層，從而改善正常受試者和記憶功能受損患者的工作記憶功能。

高頻重復經顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS)可以刺激大腦皮層，能夠有效改善患者的工作記憶功能，目前廣泛應用于血管性癡呆、阿爾茨海默癥、腦卒中和抑郁癥等神經精神類疾病的治療。有研究者利用5Hz高頻rTMS作用于左側背外側前額葉皮層，能夠改善由睡眠剝奪導致的工作記憶障礙，并且5Hz高頻rTMS能夠增加正常年輕人和老年人完成視覺工作記憶任務的正確率，但對于提高工作記憶的效果并不明顯。隨著經顱磁刺技術的發展，在標準的rTMS的基礎上，為模擬中樞神經系統動作電位爆發性放電模式，借鑒電生理實驗中能夠誘導長時程增強的theta節律電刺激，提出了theta節律刺激(theta burst stimulation，TBS)模式的經顱磁刺激。研究者發現間歇性theta節律刺激(intermittent theta burst stimulation，iTBS)和假刺激均可以使正常受試者對工作記憶任務產生明顯的練習效應，而連續性theta節律刺激(continuous thetaburststimulation，cTBS)無法使受試者對工作記憶任務產生練習效應，進一步證明了iTBS對大腦皮層興奮性具有增強作用，iTBS在短期作用后對皮質興奮性更有效，cTBS對大腦皮層興奮性具有抑制作用。

然而，現有技術并未研究上述不同模式的經顱磁刺激對工作記憶的影響，為選擇經顱磁刺激模式，以改善工作記憶障礙帶來了困難。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種基于格蘭杰因果檢測經顱磁刺激對工作記憶影響的方法。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于格蘭杰因果檢測經顱磁刺激對工作記憶影響的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

第一步、對目標對象進行經顱磁刺激，在目標對象的頭部植入微電極；

第二步、令目標對象執行T-迷宮行為學任務，通過微電極采集目標對象前額葉皮層的局部場電位信號，對局部場電位信號進行預處理，提取gamma頻段；

第三步、利用格蘭杰因果算法計算gamma頻段中每個微電極通道之間的GC值，將GC值作為特征參數構建格蘭杰因果網絡，GC值的大小和格蘭杰因果網絡的格蘭杰因果密度反映了經顱磁刺激對目標對象工作記憶的影響。

所述經顱磁刺激包括高頻重復經顱磁刺激、間歇性theta節律刺激和連續性theta節律刺激三種模式，這三種模式的經顱磁刺激分別作用于各自的目標對象。