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西北大学学报(自然科学版)2025年第05期:含GPe异质性的帕金森模型中异常β振荡的出现及不确定量化分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:陈亚倩;康艳梅;高凤银;

单位:西安交通大学数学与统计学院;空军工程大学基础部;

摘要:已有实验研究发现,帕金森患者基底神经节[主要是丘脑底核(STN)及外侧苍白球(GPe)]的神经元群与大脑皮层的神经元群会产生频率介于13~30 Hz的同步异常β振荡;而且在该疾病中外侧苍白球的功能具有异质性,即可将其分为A型和Ⅰ型2类。为了探讨突触时滞对这种异常β振荡出现的影响,建立了一个包含STN、A型GPe、Ⅰ型GPe及兴奋与抑制性皮层神经元群的均场模型,并运用Hopf分岔理论研究了突触传输时滞对异常β振荡的调控作用。考虑到该模型中突触权重难以准确测量,进一步运用多项式混沌展开和Sobol灵敏度分析对该参数进行了不确定性量化分析。研究表明,皮层对STN的兴奋性连接权重以及A型GPe对STN的抑制性连接权重是调控该模型中异常振荡频率的主要因素。研究还表明:在间接调控STN活动的突触权重中,皮层内部连接权重的改变对异常振荡频率也具有较大的影响。

关键词:帕金森疾病;;β振荡;;传输时滞;;突触权重;;不确定量化

基金资助:国家自然科学基金(12172268);; 陕西省自然科学基金(2023-JC-YB-069);; 广东省动力系统与神经系统交叉研究重点实验室开放课题(DSN2025003)