磁诱导睡眠状态下协助记忆的系统设计

论文摘要

利用外界物理因子影响脑电变化进而调节人的精神活动,一直是世界医学领域中一项引人注目的研究活动。特别是随着人类对睡眠状态研究的不断深入以及记忆机制各方面的深入了解,睡眠与记忆的关系问题越来越成为大家研究的重点。基于对记忆机制和睡眠状态的了解,特别是对慢波睡眠状态下大脑对记忆处理合成过程的分析,本文提出利用磁诱导将模拟脑电节律变化的外界磁场脉冲耦合入大脑,促进大脑进入慢波睡眠状态。在这种状态下给予经过处理后播放节律变缓的语音材料的刺激,利用大脑在慢波睡眠状态时对记忆的合成编码功能,使语音刺激耦合入大脑的记忆过程,进入记忆的编码过程,以达到提高和促进记忆的效果。在以上理论的指导下,研制了一种以Atmega128芯片为控制核心,VS1003为系统音频解码芯片,可插拔的SD卡作为系统存储介质的语音播放系统。设计了适合本系统的磁场耦合线圈,开发了控制线圈和声音播放的软件系统,实现了磁诱导睡眠状态下协助记忆装置的研制。该系统可以根据需要播放不同长度和格式的音频文件,文件存取方便,操作简单。最后通过临床实验,取得了令人满意的结果。整个仪器的设计从实用性出发,在使用时不会有任何的不适感。通过实验表明,系统对记忆的增加是有所帮助的,这不仅验证了理论的合理性和可行性,也为磁刺激开辟了新的应用领域,为提高记忆提供了新的途径。该系统为以后的研究工作提供了宝贵的经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 记忆研究的意义
• 1.2 学习记忆研究的现状
• 1.3 课题的内容及研究意义
• 第二章 磁诱导睡眠及协助记忆系统的理论基础
• 2.1 记忆的分类
• 2.2 学习记忆的形成机制
• 2.2.1 学习记忆的生化机制
• 2.2.2 学习记忆的神经机制
• 2.2.3 学习记忆的生理机制
• 2.3 睡眠与学习记忆的关系
• 2.3.1 睡眠的分期
• 2.3.2 两种睡眠状态对记忆的影响
• 2.3.3 慢波睡眠的生理作用
• 2.4 睡眠中语音刺激与学习记忆
• 2.5 磁诱导睡眠
• 2.5.1 磁诱导睡眠的原理
• 2.5.2 磁诱导睡眠线圈的设计基础
• 2.6 本章小结
• 第三章 磁诱导睡眠协助记忆系统的硬件设计
• 3.1 系统的功能介绍
• 3.2 系统控制部分
• 3.2.1 单片机选择
• 3.2.2 JTAG及片上调试系统
• 3.2.3 ISP下载电路
• 3.2.4 SD存储卡的使用及连接
• 3.2.5 语音解码芯片
• 3.3 SPI的原理及结构
• 3.4 磁刺激系统设计
• 3.4.1 磁刺激电路的设计
• 3.4.2 磁刺激线圈的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 磁诱导睡眠协助记忆系统的软件设计
• 4.1 系统软件流程
• 4.2 SD程序模块
• 4.2.1 SD卡的文件结构
• 4.2.2 SD卡的读写
• 4.3 VS1003 模块
• 4.3.1 SCI读时序
• 4.3.2 SCI写时序
• 4.4 本章小结
• 第五章 临床实验
• 5.1 测量记忆的方法
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 受试者
• 5.2.2 刺激材料
• 5.2.3 任务和步骤
• 5.3 实验结果
• 5.4 讨论
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢