基于时频分析的痫样放电大鼠的脑电动态变化特征

【作者】 郭华； 夏阳； 刘斐； 刘衍素；

【机构】 电子科技大学生命科学与技术学院；

【摘要】 目的癫痫是由于中枢神经元集群过度同步化放电所致。癫痫发作的不同时期,脑电信号(EEG)在能量和频率上都存在显著性差别。本文采用时频分析方法分析痫样放电大鼠不同时期脑电的时频和能量特性,以及不同脑区之间的时频关系,描述癫痫过程中脑电的动态变化。方法 Sprague-Dawley雄性大鼠腹腔注射匹罗卡品(370 mg/kg),诱导大鼠痫样放电,分别记录左右海马和左右皮层脑电信号。剔除EEG数据中有明显干扰和伪迹的片断后,分别截取4段EEG信号,即正常的脑电信号(随机信号)、痫样放电前的脑电信号(末出现癫痫波,但脑电已有明显变化)、明显痫样放电的脑电信号(有连续的癫痫波)、痫样放电后期的脑电信号(以周期性痫样放电为主),数据长度为60s。通过将一维频域信号经过变换,映射为时间、频率平面二维信号,观察上述代表癫痫不同状态的脑电信号的频率分布,以及每一频率分量随时间变化的规律。结果癫痫发作过程中频率变化总趋势是由低到高,再逐渐降低,而能量的变化则呈现为由高到低的循环。即在匹罗卡品诱导的痫样放电过程中,高频率和高能量分布时期不呈同步分布。值得关注的是痫样放电前的脑电信号频率增高,而能量相对较低。结论癫痫发展过程存在高频率和高能量分布的非同步特征,提示时频分析可以刻画癫痫脑电的动力学变化,可以为癫痫预测预报提供依据。更多还原