随机共振现象应用于手部精细动作的实验研究

论文摘要

随机共振现象是一种与人们通常认识上有所不同的消除随机(噪声)的机制。它存在于非线性系统中,典型特征是当随机扰动(噪声)加入某些非线性系统时,可出现输出信噪比不降反升的现象。本论文以人体手部精细动作为研究点,探索随机共振现象在人体神经系统中的作用。人体手部精细动作是以两点辨别觉和触觉等感觉为基础一种复杂动作,它是人类日常生活的基础。但是随着人体年龄的增长以及一些疾病如糖尿病和中风等的影响,人体整体的感觉运动功能会减弱,手部精细动作水平也会降低。针对此种情况,我们在本论文中开展了利用随机共振现象增强人体手部精细动作的实验研究。我们分别从单模态随机共振和跨模态随机共振的角度研究噪声在精细动作中的作用。电噪声刺激可以等效为机械触觉刺激,它和精细动作使用同一感觉通道传输信息,而听觉噪声刺激通过听觉通道传输信息,所以电噪声和听觉噪声对于精细动作的实验研究分别属于单模态随机共振现象和跨模态随机共振现象。我们使用这两种刺激不仅从心理物理学实验的方法评价人体手部两点辨别觉,同时也使用手指灵活性测试仪直接评价手部精细动作的水平。最后,以脑电采集分析为工具通过研究拇指运动时μ波和β波的抑制来探索听觉噪声对大脑运动感觉皮层活动的影响。实验结果表明,合适强度的噪声能增强皮肤两点辨别觉和精细动作的水平,并与噪声的强度呈倒U型的曲线关系,表现出随机共振现象。噪声还能增强大脑感觉运动皮层区域信息处理的能力,提高拇指运动时μ波和β波的抑制。本论文的工作表明,合理的噪声能够增强人体神经系统处理外界信息的能力,增强感觉认知功能。本论文的研究为更好的理解神经编码机理及其处理外界信息的方法奠定了基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 理论基础
• 1.2.2 研究历史
• 1.3 本文的工作
• 第2章 精细动作的生理学基础
• 2.1 神经基础
• 2.2 躯体感觉运动系统
• 2.3 本章小结
• 第3章 电噪声增强手背两点辨别觉
• 3.1 心理物理学介绍
• 3.2 实验仪器
• 3.2.1 电噪声刺激仪
• 3.2.2 两点阈测定仪
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 电感觉阈值测量
• 3.3.2 两点阈测量
• 3.4 实验结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 电噪声增强手部精细动作水平
• 4.1 实验仪器
• 4.2 实验步骤
• 4.3 实验结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 听觉噪声增强手部精细动作水平
• 5.1 跨模态随机共振背景
• 5.1.1 听觉-视觉之间的跨模态随机共振
• 5.1.2 听觉-躯体感觉之间的跨模态随机共振
• 5.1.3 神经生理学基础
• 5.2 实验步骤
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 听觉噪声增强感觉运动皮层活动
• 6.1 研究背景
• 6.2 实验仪器
• 6.3 实验方法
• 6.4 数据处理
• 6.5 实验结果
• 6.6 本章小结
• 第7章 总结和展望
• 7.1 对本论文工作的总结
• 7.2 进一步需要研究的内容
• 作者在攻读硕士期间发表的论文
• 参考文献