運動皮層和肌肉之間的功能連接直接關系到上肢功能障礙者的康復,神經肌肉的活動狀態可以通過腦電-肌電(EEG-EMG)相干性來分析。本文通過在進行手抓、握及手腕屈、伸4組動作時,采集皮層運動區的9導聯EEG信號和前臂4導聯的EMG信號,進行相干性分析處理。結果表明在β頻段,右手做屈指、伸指動作時相應的右前臂指屈肌(FD)、指伸肌(ED)與大腦左側C3導聯相干系數值較大(P＜0.05);右手做屈腕、伸腕動作時相應的尺側腕屈肌(FCU)、橈側腕伸肌(ECR)與大腦左側C3導聯相干系數值較大(P＜0.01)。研究結果為探索基于皮層肌肉相干性(CMC)的手部運動信息解碼提供了依據。
本文針對中風康復患者運動功能障礙相關的神經肌肉功能評價問題,研究有效的腦電(EEG)信號與肌電(EMG)信號相干性分析及相干顯著性判斷方法,探索運動功能障礙患者的腦、肌電相干差異性表現。提出一種基于小波分解的腦、肌電相干性分析方法,定義了相干顯著性指標定量描述EEG、EMG信號在某頻域內的相似性和鎖相活動。通過對中風患者和健康人膝關節"屈"、"伸"運動中腦、肌電相干性分析實驗,得到以下結論:在相同運動模式下患者健側的腦、肌電相干性與正常人無明顯差異,患者患側的腦、肌電相干性在gamma頻段存在明顯缺失;但隨著運動功能的康復,患者患側的腦、肌電相干性與健側gamma頻帶腦、肌電相干性的差異會逐漸減小。
孤獨癥譜系障礙（ASD）是一種涉及多種神經系統的復雜發育障礙性疾病，主要表現為社交溝通障礙以及刻板行為。腦電圖（EEG）測量與皮層突觸活動相關的神經電生理變化，對檢查者無損傷，已被證明是檢測神經疾病的有力工具。為深入研究低頻重復經顱磁刺激（rTMS）應用于 ASD 患者康復的作用，本文招募 32 名 ASD 被試，其中 16 名 ASD 患者作為實驗組，16 名 ASD 患者作為對照組，用頻率為 1 Hz 的 rTMS 調控實驗組，基于快速傅里葉變換提取額葉、頂葉、左顳葉、右顳葉、枕葉五個腦區的節律，用非參數估計中的 Welch 法計算四個頻段的相對功率及額葉內通道之間的相干性，并分析所有 ASD 被試干預前后靜息態腦電特征值的變化。統計實驗組干預前后的孤獨癥行為量表（ABC），計算并比較干預前后各項指標得分。結果顯示經過 rTMS 干預之后，ASD 患者右顳葉和頂葉 δ 頻段的相對功率普遍降低，額葉通道之間的相干性降低。此研究表明 rTMS 能夠改善 ASD 患者的注意力、執行能力、語言能力，減少刻板行為和過激行為。
運動神經系統通過神經振蕩活動傳遞運動控制信息，從而引起相應肌肉的同步性振蕩活動并反映運動響應信息，然后反饋至大腦皮層，使其能夠感知肢體的狀態。這種同步振蕩活動可反映皮層肌肉功能耦合的連接信息。其中，耦合的強弱由多種因素決定，包括肌肉收縮的力量、注意力、運動意圖等，因此分析不同因素影響下的腦肌電信號同步耦合的強弱對運動功能評價及控制方法等研究有重要意義。針對腦肌電信號同步耦合的分析方法，本文主要介紹與比較了線性方法中的相干性分析和格蘭杰因果分析，以及非線性方法中的互信息以及傳遞熵，總結了各方法在腦肌電信號同步耦合的應用研究，以便于相關領域的科研工作者更系統地了解目前腦肌電信號同步耦合分析方法的研究進展。
人體運動控制系統具有高度的非線性特性，通過量化評價表面肌電（sEMG）信號間的非線性耦合強度，可以得到運動相關肌肉的功能狀態，進而探究人體運動控制的機制。本文將小波包分解和 n∶m 相干性分析相結合，構建基于小波包—n∶m 相干性的肌間交叉頻率耦合分析模型，探究肌電信號間的非線性耦合關系。在維持 30% 最大自主收縮力（MVC）的肘部屈伸狀態下，采集 20 名健康成年人的 sEMG 信號，首先基于小波包分解獲取子帶分量，然后將子帶信號進行 n∶m 相干性計算，分析肌間耦合特征。結果表明：30%MVC 的肘部屈曲運動下，協同肌對和拮抗肌對的線性耦合（頻率比為 1∶1 時）強度高于非線性耦合（頻率比為 1∶2、2∶1 和 1∶3、3∶1 時）；對于肌間非線性耦合，隨著頻率比的增大，耦合強度隨之降低，且頻率比為 n∶m 和 m∶n 之間沒有明顯的耦合強度差異；beta 和 gamma 頻段內的肌間耦合主要體現在協同肌對之間的線性耦合（1∶1）和低頻率比的非線性耦合（1∶2、2∶1）以及拮抗肌對之間的線性耦合上。以上說明：小波包—n∶m 相干性方法可以定性、定量地描述肌間非線性耦合強度，為深入揭示人體運動控制機制和運動功能障礙患者的康復評價提供理論參考。
重復經顱磁刺激技術（rTMS）是認知神經科學研究以及臨床神經功能調控領域的重要手段之一，具有無痛和非侵入的特點。本文將成年威斯塔（Wistar）大鼠分為 rTMS 組和空白對照組（control 組），rTMS 組大鼠連續接受頻率為 5 Hz 的 rTMS 刺激 14 d，control 組大鼠不接受磁刺激作用。然后，采集兩組大鼠在進行 T 迷宮工作記憶（WM）任務期間內側前額葉皮層（PFC）的局部場電位信號（LFPs）。最后，通過對比分析兩組大鼠 WM 任務期間的行為學差異、LFPs 的時頻分布和相干性特征，探索 rTMS 對大鼠 WM 的影響。研究結果發現，rTMS 組大鼠執行 WM 任務達到正確率 80% 以上所需時間明顯少于 control 組（P < 0.05）；與 control 組大鼠相比，rTMS 組大鼠 LFPs 信號的 θ（4～12 Hz）和 γ（30～80 Hz）頻段在 T 迷宮選擇點附近能量較高（P < 0.01）；rTMS 組與 control 組 LFPs 信號的電極對之間相干性均隨電極對間距離的增大而減小，而且 rTMS 組大鼠的電極對間相干性均高于 control 組大鼠電極對間的相干性（P < 0.01）。本文結果表明，5 Hz 高頻 rTMS 在一定程度上能夠改善大鼠 PFC 神經元的興奮性以及神經元集群之間的同步性，本文結果或可為進一步研究 rTMS 對 WM 的作用機制提供重要的理論支持。