项目名称: 面向人类工作记忆改善的脑电复杂网络信息反馈非线性计算模型研究

项目编号: No.61501524

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 蒲江波

作者单位: 中国医学科学院

项目金额: 19万元

中文摘要: 工作记忆是大脑高级认知功能的中心,在注意、学习、记忆等过程中扮演关键角色。改善健康人群和认知功能障碍患者的工作记忆能力具有重要的研究和临床应用价值。神经反馈技术改善人脑高级认知功能的应用已成为国际研究热点,而脑认知过程中网络结构的动力学特性研究是神经科学的重要趋势。本项目拟结合复杂网络和非线性理论,1)建立可用于神经反馈训练的脑网络神经计算模型;2)设计提升健康人群工作记忆能力的神经反馈训练范式,提出面向工作记忆改善的神经反馈训练参数体系和方案;3)描述工作记忆训练前后,脑功能网络可塑性与网络拓扑结构的关联,并通过对被试者跟踪随访,刻画神经反馈训练1-3个月后网络结构、动力学特性与工作记忆能力的协同改变,最终提出评价人脑工作记忆能力的网络指标,探索大脑工作记忆的网络机制。本课题研究成果将为揭示工作记忆的机理提供新理论,并为临床改善工作记忆提供新干预方法,具有重要学术价值和良好临床应用前景。

中文关键词: 神经反馈;脑电信号;工作记忆;复杂网络;神经信息

英文摘要: Working memory is critical to the high-level cognitive brain functions and plays important role in the cognitive process of attention, learning and memory. Improving working memory of healthy people and cognitive impairment patients has a great impact on both the fundamental research and clinical practice. To improve working memory, neurofeedback technology has been highlighted in the research. The dynamic characteristics of brain network structure in cognitive process is becoming an important tendency for neuroscience research. The present proposal plans to combine the complex network model and nonlinear theory and (1) propose a novel computational model for neurofeedback training at the network level. In this study, we will (2) design a new neurofeedback protocol and offer a new quantitative evaluation system for improving working memory of healthy people. Eventually, we attempt to (3) describe the dynamical correlation between brain network plasticity and topology after memory training, and depict the connection between network structure, dynamical characteristics and the ability of working memory by tracking the subjects 1-3 months after training. In this proposal, we try to define a new metric of working memory based on complex network models and explore the mechanism of working memory at the network level. The results of this study will provide new insights for revealing the working memory mechanism and a new method for improving working memory in clinical practice, therefore may have great influence on the neuroscience research and a broad scope in future clinical application.

英文关键词: Neurofeedback;EEG;Working Memory;Complex Network;Neuroinformatics

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