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针刺足三里的脊髓背根神经电信号非线性特征提取

韩春晓 王江 车艳秋 邓斌 郭义 郭永明 刘阳阳

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针刺足三里的脊髓背根神经电信号非线性特征提取

韩春晓, 王江, 车艳秋, 邓斌, 郭义, 郭永明, 刘阳阳

Nonlinear characteristics extraction from electrical signals of dorsal spinal nerve root evoked by acupuncture at Zusanli point

Guo Yi, Guo Yong-Ming, Liu Yang-Yang, Han Chun-Xiao, Wang Jiang, Che Yan-Qiu, Deng Bin
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  • 神经系统在外部刺激下会呈现出丰富的放电模式,针刺作为对穴位的机械作用可以等效为对神经系统的一种外部刺激,在针刺刺激下神经系统会产生不规则的电信号.由于神经系统是高度复杂的非线性动力学系统,神经电信号具有很强的非线性,所以本文设计了提插补法、提插泻法、捻转补法、捻转泻法等四种针刺手法的动物实验,获取针刺大鼠足三里穴位的脊髓背根神经束动作电位序列.采用峰峰间期的思想,应用非线性时间序列的方法分析此动作电位序列,通过计算Lyapunov指数、关联维数以及Lempel-Ziv复杂度等参数,提取神经电信号的非线性特征,得到不同针刺手法的神经电信息的编码;并证明了针刺作用下脊髓背根的神经电信号具有明显的混沌特性.
    Neural system generates various kinds of fire patterns when stimulated by external or internal inputs. Acupuncture, as a mechanical action, is equivalent to an external stimulus to the neural system. When stimulated by the acupuncture, the neural system can evoke irregular electrical signals. Neural system is a complex nonlinear dynamic system that possesses strong nonlinear characteristic, so it is necessary to introduce the nonlinear time series analysis method to study the neural electrical signal. In this paper, an experiment is designed in which acupuncture is made at Zusanli with four different acupuncture manipulations to obtain action potentials on dorsal spinal nerve root. The concept of the interspike interval (ISI) is used for the study of the acupuncture electrical signals. Several nonlinear characteristic parameters are extracted, such as the Lyapunov exponent, correlation dimension and Lempel-Ziv complexity, and the neural coding of the electrical signal evoked by different acupuncture manipulations is obtained. It is also shown that under the effect of the acupuncture, the electrical signals of dorsal spinal nerve root based on acupuncture at Zusanli point has distinguished chaotic features.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:50537030) ,国家自然科学基金(批准号:30672716),国家自然科学基金青年科学基金(批准号:50707020,50907044,60901035),中国博士后科学基金(批准号:20070410756,200801212,20080430731,20080430090,200902275)资助的课题.
    [1]

    Cho Z H, Chung S C, Jones J P, Park J B, Park H J, Lee H J, Wong E K, Min B I 1998 P. Natl. Acad. SCI USA 95 2670

    [2]

    Zhang Y, Qin W, Liu P, Tian J, Liang J M, Karen V D, Liu Y J 2009 Neurosci. Lett. 449 6

    [3]

    Fang S H 2005 Ph. D. Dissertation (Hangzhou: Zhejiang University) (in Chinese) [方松华 2005 博士学位论文 (杭州: 浙江大学)]

    [4]

    Dong M H 2009 MS Thesis (Xi'an: Xidian University) (in Chinese) [董明皓 2009 硕士学位论文 (西安: 西安电子科技大学)]

    [5]

    Gollub R L, Hui K K, Stefano G B 1999 Zhongguo Yao Li Xue Bao 20 769

    [6]

    Wu M T, Hsieh J C, Xiong J, Yang C F, Pan H B, Chen Y C, Tsai G, Rosen B R, Kwong K K 1999 Radiology 212 133

    [7]

    Shen J 2001 J. Altern. Complem. Med. 7 Suppl 1 S121

    [8]

    Machens C K, Gollisch T, Kolesnikova O, Herz A V M 2005 Neuron 47 447

    [9]

    Rabinovich M I, Varona P, Selverston A I, Abarbanel H D I 2006 Rev. Mod. Phys. 78 1213

    [10]

    Izhikevich E M 2005 Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting (Cambridge: The MIT Press) p1

    [11]

    Wolf A, Swift J B, Swinney H L, Vastano J A 1985 Physica D 16 285

    [12]

    Shen H, Wang B J, Tang X W 2006 Chinese Journal of Medical Physics 3 216 (in Chinese) [沈 花、 王宝俊、 唐孝威 2006 中国医学物理学杂志 3 216]

    [13]

    Grassberger P, Procaccia I 1983 Physica D 9 189

    [14]

    Grassberger P, Procaccia I 1984 Physica D 13 34

    [15]

    Liu J H, Zhang H G, Zhang J 2008 Acta Phys. Sin. 57 6868 (in Chinese) [刘金海、 张化光、 冯 健 2008 物理学报 57 6868]

    [16]

    He L, Du L, Zhuang Y Q, Chen C X, Wei T, Huang X J 2007 Acta Phys. Sin. 56 7176 (in Chinese) [何 亮、杜 磊、庄奕琪、陈春霞、卫 涛、黄小君 2007 物理学报 56 7176]

    [17]

    Lempel A, Ziv J 1976 IEEE T. Inform. Theory 22 75

    [18]

    Dong W J, Feng G L, Hou W 2005 Acta Phys. Sin. 54 3940 (in Chinese) [董文杰、封国林、侯 威 2005 物理学报 54 3940]

    [19]

    Zhang X Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 3152 (in Chinese) [张佃中 2007 物理学报 56 3152]

    [20]

    Costa M, Goldberger A L, Peng C K 2002 Phys. Rev. Lett. 89 068102

    [21]

    Gerold B, Ron S L, Parmananda P 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4501

    [22]

    Lai Y C, Harrison M A F, Frei M G, Osorio I 2003 Phys. Rev. Lett. 91 068102

    [23]

    Hu S J, Xie Y, Xu J X, Yang H J 2002 Acta Phys. Sin. 51 205 (in Chinese) [胡三觉、谢 勇、徐健学、杨红军 2002 物理学报 51 205]

    [24]

    Du S D, He A J, Ning X B, Yang X D 2008 Acta Phys. Sin. 57 1514 (in Chinese) [都思丹、何爱军、宁新宝、杨小冬 2008 物理学报 57 1514]

    [25]

    Dong F, Jin N D, Zhao S 2007 Acta Phys. Sin. 56 720 (in Chinese) [董 芳、金宁德、赵 舒 2007 物理学报 56 720]

    [26]

    Shadlen M N, Newsome W T 1998 J. Neurosci. 18 3870

    [27]

    Donoho D L 1995 IEEE T. Inform. Theory 5 613

    [28]

    Small M, Yu D, Simonotto J, Harrison R G, Grubb N, Fox K A A 2002 Chaos Solition Fract. 13 1755

    [29]

    Pradhan N, Sadasivan P K 1996 Comput. Biol. Med. 26 419

    [30]

    Fraser A M, Swinney H L 1986 Phys. Rev. A 33 1134

    [31]

    Cao L 1997 Physica D 110 43

    [32]

    Abarbanel H D I, Kennel M B 1993 Phys. Rev. E 47 3057

  • [1]

    Cho Z H, Chung S C, Jones J P, Park J B, Park H J, Lee H J, Wong E K, Min B I 1998 P. Natl. Acad. SCI USA 95 2670

    [2]

    Zhang Y, Qin W, Liu P, Tian J, Liang J M, Karen V D, Liu Y J 2009 Neurosci. Lett. 449 6

    [3]

    Fang S H 2005 Ph. D. Dissertation (Hangzhou: Zhejiang University) (in Chinese) [方松华 2005 博士学位论文 (杭州: 浙江大学)]

    [4]

    Dong M H 2009 MS Thesis (Xi'an: Xidian University) (in Chinese) [董明皓 2009 硕士学位论文 (西安: 西安电子科技大学)]

    [5]

    Gollub R L, Hui K K, Stefano G B 1999 Zhongguo Yao Li Xue Bao 20 769

    [6]

    Wu M T, Hsieh J C, Xiong J, Yang C F, Pan H B, Chen Y C, Tsai G, Rosen B R, Kwong K K 1999 Radiology 212 133

    [7]

    Shen J 2001 J. Altern. Complem. Med. 7 Suppl 1 S121

    [8]

    Machens C K, Gollisch T, Kolesnikova O, Herz A V M 2005 Neuron 47 447

    [9]

    Rabinovich M I, Varona P, Selverston A I, Abarbanel H D I 2006 Rev. Mod. Phys. 78 1213

    [10]

    Izhikevich E M 2005 Dynamical Systems in Neuroscience: The Geometry of Excitability and Bursting (Cambridge: The MIT Press) p1

    [11]

    Wolf A, Swift J B, Swinney H L, Vastano J A 1985 Physica D 16 285

    [12]

    Shen H, Wang B J, Tang X W 2006 Chinese Journal of Medical Physics 3 216 (in Chinese) [沈 花、 王宝俊、 唐孝威 2006 中国医学物理学杂志 3 216]

    [13]

    Grassberger P, Procaccia I 1983 Physica D 9 189

    [14]

    Grassberger P, Procaccia I 1984 Physica D 13 34

    [15]

    Liu J H, Zhang H G, Zhang J 2008 Acta Phys. Sin. 57 6868 (in Chinese) [刘金海、 张化光、 冯 健 2008 物理学报 57 6868]

    [16]

    He L, Du L, Zhuang Y Q, Chen C X, Wei T, Huang X J 2007 Acta Phys. Sin. 56 7176 (in Chinese) [何 亮、杜 磊、庄奕琪、陈春霞、卫 涛、黄小君 2007 物理学报 56 7176]

    [17]

    Lempel A, Ziv J 1976 IEEE T. Inform. Theory 22 75

    [18]

    Dong W J, Feng G L, Hou W 2005 Acta Phys. Sin. 54 3940 (in Chinese) [董文杰、封国林、侯 威 2005 物理学报 54 3940]

    [19]

    Zhang X Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 3152 (in Chinese) [张佃中 2007 物理学报 56 3152]

    [20]

    Costa M, Goldberger A L, Peng C K 2002 Phys. Rev. Lett. 89 068102

    [21]

    Gerold B, Ron S L, Parmananda P 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4501

    [22]

    Lai Y C, Harrison M A F, Frei M G, Osorio I 2003 Phys. Rev. Lett. 91 068102

    [23]

    Hu S J, Xie Y, Xu J X, Yang H J 2002 Acta Phys. Sin. 51 205 (in Chinese) [胡三觉、谢 勇、徐健学、杨红军 2002 物理学报 51 205]

    [24]

    Du S D, He A J, Ning X B, Yang X D 2008 Acta Phys. Sin. 57 1514 (in Chinese) [都思丹、何爱军、宁新宝、杨小冬 2008 物理学报 57 1514]

    [25]

    Dong F, Jin N D, Zhao S 2007 Acta Phys. Sin. 56 720 (in Chinese) [董 芳、金宁德、赵 舒 2007 物理学报 56 720]

    [26]

    Shadlen M N, Newsome W T 1998 J. Neurosci. 18 3870

    [27]

    Donoho D L 1995 IEEE T. Inform. Theory 5 613

    [28]

    Small M, Yu D, Simonotto J, Harrison R G, Grubb N, Fox K A A 2002 Chaos Solition Fract. 13 1755

    [29]

    Pradhan N, Sadasivan P K 1996 Comput. Biol. Med. 26 419

    [30]

    Fraser A M, Swinney H L 1986 Phys. Rev. A 33 1134

    [31]

    Cao L 1997 Physica D 110 43

    [32]

    Abarbanel H D I, Kennel M B 1993 Phys. Rev. E 47 3057

  • [1] 许子非, 缪维跑, 李春, 金江涛, 李蜀军. 流场非线性特征提取与混沌分析. 物理学报, 2020, 69(24): 249501. doi: 10.7498/aps.69.20200625
    [2] 刘爽, 田松涛, 王振臣, 李建雄. 基于Coulomb摩擦效应的一类非线性相对转动系统的混沌研究. 物理学报, 2015, 64(6): 064501. doi: 10.7498/aps.64.064501
    [3] 姚文坡, 刘铁兵, 戴加飞, 王俊. 脑电信号的多尺度排列熵分析. 物理学报, 2014, 63(7): 078704. doi: 10.7498/aps.63.078704
    [4] 薛明, 王江, 邓斌, 魏熙乐, 陈颖源. 基于广义线性模型的针刺足三里脊髓背根神经活动解码. 物理学报, 2013, 62(9): 098701. doi: 10.7498/aps.62.098701
    [5] 李海滨, 王博华, 张志强, 刘爽, 李延树. 一类非线性相对转动系统的组合共振分岔与混沌. 物理学报, 2012, 61(9): 094501. doi: 10.7498/aps.61.094501
    [6] 张晓芳, 陈章耀, 毕勤胜. 非线性电路通向混沌的演化过程. 物理学报, 2010, 59(5): 3057-3065. doi: 10.7498/aps.59.3057
    [7] 王国光, 王丹, 何丽桥. 混沌中信号的投影滤波. 物理学报, 2010, 59(5): 3049-3056. doi: 10.7498/aps.59.3049
    [8] 王永生, 孙 瑾, 王昌金, 范洪达. 变参数混沌时间序列的神经网络预测研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6120-6131. doi: 10.7498/aps.57.6120
    [9] 时培明, 刘 彬, 侯东晓. 一类相对转动非线性动力系统的混沌运动. 物理学报, 2008, 57(3): 1321-1328. doi: 10.7498/aps.57.1321
    [10] 张 青, 王杰智, 陈增强, 袁著祉. 共轭Chen混沌系统的分岔分析及基于该系统的超混沌生成研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2092-2099. doi: 10.7498/aps.57.2092
    [11] 李雪霞, 冯久超. 一种混沌信号的盲分离方法. 物理学报, 2007, 56(2): 701-706. doi: 10.7498/aps.56.701
    [12] 孟 娟, 王兴元. 基于非线性观测器的一类混沌系统的相同步. 物理学报, 2007, 56(9): 5142-5148. doi: 10.7498/aps.56.5142
    [13] 岳立娟, 沈 柯, 徐明奇. 非线性反馈法控制相位共轭波的光学时空混沌. 物理学报, 2007, 56(8): 4378-4382. doi: 10.7498/aps.56.4378
    [14] 颜森林. 混沌信号在光纤传输过程中的非线性演化. 物理学报, 2007, 56(4): 1994-2004. doi: 10.7498/aps.56.1994
    [15] 姚利娜, 高金峰, 廖旎焕. 实现混沌系统同步的非线性状态观测器方法. 物理学报, 2006, 55(1): 35-41. doi: 10.7498/aps.55.35
    [16] 于洪洁, 刘延柱. 对称非线性耦合混沌系统的同步. 物理学报, 2005, 54(7): 3029-3033. doi: 10.7498/aps.54.3029
    [17] 王耀南, 谭 文. 混沌系统的遗传神经网络控制. 物理学报, 2003, 52(11): 2723-2728. doi: 10.7498/aps.52.2723
    [18] 汪芙平, 王赞基, 郭静波. 混沌背景下信号的盲分离. 物理学报, 2002, 51(3): 474-481. doi: 10.7498/aps.51.474
    [19] 李国辉, 周世平, 徐得名, 赖建文. 间隙线性反馈控制混沌. 物理学报, 2000, 49(11): 2123-2128. doi: 10.7498/aps.49.2123
    [20] 伍维根, 古天祥. 混沌系统的非线性反馈跟踪控制. 物理学报, 2000, 49(10): 1922-1925. doi: 10.7498/aps.49.1922
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-10-22
  • 修回日期:  2009-11-13
  • 刊出日期:  2010-04-05

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