《神經系統建模與控制工程》是2015年7月科學出版社出版的圖書，作者是魏熙樂、王江、于海濤。
基本介紹
- 書名：神經系統建模與控制工程
- 作者：魏熙樂、王江、于海濤
- ISBN：978-7-03-044565-0
- 頁數：248
- 定價：80
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2015年
- 裝幀：平裝
- 開本：B5
內容簡介,目錄,
內容簡介
本書結合神經生物學、神經計算科學與自動控制科學的交叉優勢，主要介紹了神經系統場效應的動力學模型，分析了外電場作用下的神經元以及神經元網路的動力學特性，重點闡述參數辨識方法在神經系統建模中的套用，以及先進控制算法例如最佳化控制、疊代學習、模型預測控制等在單神經元放電模式以及神經元網路同步特性控制中的套用，為電磁刺激臨床治療癲癇和帕金森等神經系統疾病提供了有效的理論依據和未來可行的刺激方案。
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 神經疾病與網路同步
1.1.1 癲癇樣放電與海馬網路同步
1.1.2 帕金森病狀態與基底核網路同步
1.2 中樞神經系統場效應
1.2.1 場效應與神經電活動的互動
1.2.2 閾上場效應
1.2.3 閾下場效應
1.3 電刺激術
1.3.1 深部腦刺激
1.3.2 經顱電刺激
1.4 閉環電生理
1.4.1 電壓鉗位技術
1.4.2 動態鉗位技術
1.4.3 閉環電刺激術
1.5 基於參數估計的神經控制
1.5.1 基於混沌同步的參數估計
1.5.2 基於統計估計理論的參數估計
1.6 章節概況
第2章 神經系統建模
2.1 電纜理論
2.1.1 電纜方程
2.1.2 線性電纜方程
2.2 多問室神經元模型
2.2.1 多間室一般數學描述
2.2.2 HH類跨膜離子電流
2.2 13 丘腦皮層中繼神經元模型
2.3 兩間室神經元模型
2.3.1 兩間室模型的一般描述
2.3.2 Pinsky-Rinzel模型
2.3.3 兩間室最小ML場效應模型
2.4 單間室神經元模型
2.4.1 HH模型
2.4.2 ML模型
2.5 基底核網路模型
2.5.1 基底核迴路結構
2.5.2 Rubin.Terman模型
2.6 集總參數神經Mass模型
2.6.1 單個神經集群Mass模型
2.6.2 多個耦合神經集群Mass模型
2.7 小結
第3章 神經系統場效應機制分析
3.1 細胞外電場作用下神經元的閾下回響特性
3.1.1 兩間室PR場效應模型
3.1.2 細胞外電場E與電勢差礦之間的關係
3.1.3 胞體的閾下回響特性分析
3.1.4 胞體與樹突閾下回響特性差異
3.2 外電場作用下神經元放電起始動力學
3.2.1 兩間室ML場效應模型的放電特性
3.2.2 面積比率p對細胞外場效應的影響
3.2.3 耦合電導gc對細胞外場效應的影響
3.2.4 細胞外電場效應的生物物理機制
3.2.5 閾下電場調製放電率和放電時刻
3.3 小結
第4章 單神經元參數估計與閉環控制
4.1 基於混沌同步的參數估計方法
4.1.1 估計理論
4.1.2 仿真結果
4.1.3 討論
4.2 基於無香卡爾曼濾波器的參數估計
4.2.1 經典卡爾曼濾波器
4.2.2 擴展卡爾曼濾波器
4.2.3 無香卡爾曼濾波器
4.2.4 UKF參數估計
4.2.5 混沌同步與15 KF聯合估計
4.3 基於wash-out濾波器的神經元興奮性控制
4.3.1 放電起始動力學分析
4.3.2 基於Wash-out濾波器的神經元分岔控制
4.3.3 興奮性控制仿真結果與機制分析
4.4 基於wash-out濾波器的神經元起始放電控制
4.4.1 HH神經元模型的起始放電控制
4.4.2 ML神經元模型的分岔控制
4.5 基於uKF一狀態反饋控制的髓鞘缺失症神經元閉環控制
4.5.1 髓鞘缺失症神經元放電特性
4.5.2 LJKF.狀態反饋跟蹤控制器設計
4.5.3 仿真結果分析
4.5.4 不同控制算法的效果比較
4.6 單神經元放電的疊代學習控制
4.6.1 疊代學習控制算法
4.6.2 放電波形控制仿真結果
4.6.3 放電峰峰間歇的控制
4.7 小結
第5章 癲癇樣放電的閉環控制
5.1 癲癇樣放電的動力學分析
5.1.1 單神經元PR模型動力學
5.1.2 神經集群Mass模型動力學
5.2 神經元癲癇樣放電的閉環控制
5.2.1 基於關鍵參數估計的閉環疊代學習控制
5.2.2 癲癇樣放電的閉環混合控制
5.2.3 耦合神經元的閉環疊代學習控制
5.3 癲癇狀態多模式閉環控制方案設計
5.3.1 腦電信號Cn複雜度分析
5.3.2 BP神經網路與癲癇模式分類
5.3.3 閉環疊代學習控制策略
5.4 小結
第6章 帕金森病狀態的閉環控制
6.1 基底核網路的放電模式
6.1.1 正常狀態下基底核網路的放電節 律
6.1.2 帕金森病狀態下基底核網路的放電節 律
6.2 開環DBS的波形最佳化
6.2.1 基於粒子群算法的刺激波形最佳化
6.2.2 基於PwM的刺激波形最佳化
6.3 TC中繼神經元的帕金森病狀態閉環控制
6.3.1 Tc中繼單室神經元的滑模控制
6.3.2 TC中繼單室神經元的慢變數反饋PI控制
6.3.3 TC中繼單室神經元的PI疊代學習控制
6.3.4 TC中繼多間室神經元的閉環控制
6.4 小結
縮寫表
參考文獻
彩圖
第1章 緒論
1.1 神經疾病與網路同步
1.1.1 癲癇樣放電與海馬網路同步
1.1.2 帕金森病狀態與基底核網路同步
1.2 中樞神經系統場效應
1.2.1 場效應與神經電活動的互動
1.2.2 閾上場效應
1.2.3 閾下場效應
1.3 電刺激術
1.3.1 深部腦刺激
1.3.2 經顱電刺激
1.4 閉環電生理
1.4.1 電壓鉗位技術
1.4.2 動態鉗位技術
1.4.3 閉環電刺激術
1.5 基於參數估計的神經控制
1.5.1 基於混沌同步的參數估計
1.5.2 基於統計估計理論的參數估計
1.6 章節概況
第2章 神經系統建模
2.1 電纜理論
2.1.1 電纜方程
2.1.2 線性電纜方程
2.2 多問室神經元模型
2.2.1 多間室一般數學描述
2.2.2 HH類跨膜離子電流
2.2 13 丘腦皮層中繼神經元模型
2.3 兩間室神經元模型
2.3.1 兩間室模型的一般描述
2.3.2 Pinsky-Rinzel模型
2.3.3 兩間室最小ML場效應模型
2.4 單間室神經元模型
2.4.1 HH模型
2.4.2 ML模型
2.5 基底核網路模型
2.5.1 基底核迴路結構
2.5.2 Rubin.Terman模型
2.6 集總參數神經Mass模型
2.6.1 單個神經集群Mass模型
2.6.2 多個耦合神經集群Mass模型
2.7 小結
第3章 神經系統場效應機制分析
3.1 細胞外電場作用下神經元的閾下回響特性
3.1.1 兩間室PR場效應模型
3.1.2 細胞外電場E與電勢差礦之間的關係
3.1.3 胞體的閾下回響特性分析
3.1.4 胞體與樹突閾下回響特性差異
3.2 外電場作用下神經元放電起始動力學
3.2.1 兩間室ML場效應模型的放電特性
3.2.2 面積比率p對細胞外場效應的影響
3.2.3 耦合電導gc對細胞外場效應的影響
3.2.4 細胞外電場效應的生物物理機制
3.2.5 閾下電場調製放電率和放電時刻
3.3 小結
第4章 單神經元參數估計與閉環控制
4.1 基於混沌同步的參數估計方法
4.1.1 估計理論
4.1.2 仿真結果
4.1.3 討論
4.2 基於無香卡爾曼濾波器的參數估計
4.2.1 經典卡爾曼濾波器
4.2.2 擴展卡爾曼濾波器
4.2.3 無香卡爾曼濾波器
4.2.4 UKF參數估計
4.2.5 混沌同步與15 KF聯合估計
4.3 基於wash-out濾波器的神經元興奮性控制
4.3.1 放電起始動力學分析
4.3.2 基於Wash-out濾波器的神經元分岔控制
4.3.3 興奮性控制仿真結果與機制分析
4.4 基於wash-out濾波器的神經元起始放電控制
4.4.1 HH神經元模型的起始放電控制
4.4.2 ML神經元模型的分岔控制
4.5 基於uKF一狀態反饋控制的髓鞘缺失症神經元閉環控制
4.5.1 髓鞘缺失症神經元放電特性
4.5.2 LJKF.狀態反饋跟蹤控制器設計
4.5.3 仿真結果分析
4.5.4 不同控制算法的效果比較
4.6 單神經元放電的疊代學習控制
4.6.1 疊代學習控制算法
4.6.2 放電波形控制仿真結果
4.6.3 放電峰峰間歇的控制
4.7 小結
第5章 癲癇樣放電的閉環控制
5.1 癲癇樣放電的動力學分析
5.1.1 單神經元PR模型動力學
5.1.2 神經集群Mass模型動力學
5.2 神經元癲癇樣放電的閉環控制
5.2.1 基於關鍵參數估計的閉環疊代學習控制
5.2.2 癲癇樣放電的閉環混合控制
5.2.3 耦合神經元的閉環疊代學習控制
5.3 癲癇狀態多模式閉環控制方案設計
5.3.1 腦電信號Cn複雜度分析
5.3.2 BP神經網路與癲癇模式分類
5.3.3 閉環疊代學習控制策略
5.4 小結
第6章 帕金森病狀態的閉環控制
6.1 基底核網路的放電模式
6.1.1 正常狀態下基底核網路的放電節 律
6.1.2 帕金森病狀態下基底核網路的放電節 律
6.2 開環DBS的波形最佳化
6.2.1 基於粒子群算法的刺激波形最佳化
6.2.2 基於PwM的刺激波形最佳化
6.3 TC中繼神經元的帕金森病狀態閉環控制
6.3.1 Tc中繼單室神經元的滑模控制
6.3.2 TC中繼單室神經元的慢變數反饋PI控制
6.3.3 TC中繼單室神經元的PI疊代學習控制
6.3.4 TC中繼多間室神經元的閉環控制
6.4 小結
縮寫表
參考文獻
彩圖
