《神经系统建模与控制工程》以作者魏熙乐、于 海涛、王江相关研究工作为基础，结合神经计算与神 经控制领域的最新发展编写。内容深入浅出，在介绍 中枢神经系统场效应和神经系统建模的基础上，从神 经计算角度剖析了电磁刺激对神经系统输出响应的作 用机制；从闭环控制角度，深入探讨了基于神经参数 估计的神经系统电刺激控制器设计，并将其应用于癫 痫样放电和帕金森病状态的闭环控制。 全书共分6章。第1章为绪论，介绍中枢神经系统 的场效应、电刺激术和闭环电生理的应用，以及基于 参数估计的神经控制方法；第2章从不同层次描述神 经系统的建模方法；第3章主要从神经放电起始动力 学角度剖析电磁刺激调节神经元输出响应的生物物理 机制；第4章详述如何基于卡尔曼滤波器估计神经模 型参数，并设计闭环控制器；第5章研究癫痫样放电 特性，并采用UKF估计实现对癫痫样放电的抑制；第6 章探讨帕金森病状态下的放电节律，研究深部脑刺激 的作用效应和能量优化问题，并设计帕金森病状态的 闭环控制器。 本书可供神经控制工程、神经动力学、神经计算 、电磁生物效应等领域的科研人员、教师、研究生以 及高年级本科生学习和参考。

前言 第1章 绪论 1.1 神经疾病与网络同步 1.1.1 癫痫样放电与海马网络同步 1.1.2 帕金森病状态与基底核网络同步 1.2 中枢神经系统场效应 1.2.1 场效应与神经电活动的交互 1.2.2 阈上场效应 1.2.3 阈下场效应 1.3 电刺激术 1.3.1 深部脑刺激 1.3.2 经颅电刺激 1.4 闭环电生理 1.4.1 电压钳位技术 1.4.2 动态钳位技术 1.4.3 闭环电刺激术 1.5 基于参数估计的神经控制 1.5.1 基于混沌同步的参数估计 1.5.2 基于统计估计理论的参数估计 1.6 章节概况 第2章 神经系统建模 2.1 电缆理论 2.1.1 电缆方程 2.1.2 线性电缆方程 2.2 多问室神经元模型 2.2.1 多间室一般数学描述 2.2.2 HH类跨膜离子电流 2.2 13 丘脑皮层中继神经元模型 2.3 两间室神经元模型 2.3.1 两间室模型的一般描述 2.3.2 Pinsky—Rinzel模型 2.3.3 两间室最小ML场效应模型 2.4 单间室神经元模型 2.4.1 HH模型 2.4.2 ML模型 2.5 基底核网络模型 2.5.1 基底核回路结构 2.5.2 Rubin.Terman模型 2.6 集总参数神经Mass模型 2.6.1 单个神经集群Mass模型 2.6.2 多个耦合神经集群Mass模型 2.7 小结 第3章 神经系统场效应机制分析 3.1 细胞外电场作用下神经元的阈下响应特性 3.1.1 两间室PR场效应模型 3.1.2 细胞外电场E与电势差矿之间的关系 3.1.3 胞体的阈下响应特性分析 3.1.4 胞体与树突阈下响应特性差异 3.2 外电场作用下神经元放电起始动力学 3.2.1 两间室ML场效应模型的放电特性 3.2.2 面积比率p对细胞外场效应的影响 3.2.3 耦合电导gc对细胞外场效应的影响 3.2.4 细胞外电场效应的生物物理机制 3.2.5 阈下电场调制放电率和放电时刻 3.3 小结 第4章 单神经元参数估计与闭环控制 4.1 基于混沌同步的参数估计方法 4.1.1 估计理论 4.1.2 仿真结果 4.1.3 讨论 4.2 基于无香卡尔曼滤波器的参数估计 4.2.1 经典卡尔曼滤波器 4.2.2 扩展卡尔曼滤波器 4.2.3 无香卡尔曼滤波器 4.2.4 UKF参数估计 4.2.5 混沌同步与15 KF联合估计 4.3 基于wash—out滤波器的神经元兴奋性控制 4.3.1 放电起始动力学分析 4.3.2 基于Wash—out滤波器的神经元分岔控制 4.3.3 兴奋性控制仿真结果与机制分析 4.4 基于wash—out滤波器的神经元起始放电控制 4.4.1 HH神经元模型的起始放电控制 4.4.2 ML神经元模型的分岔控制 4.5 基于uKF一状态反馈控制的髓鞘缺失症神经元闭环控制 4.5.1 髓鞘缺失症神经元放电特性 4.5.2 LJKF.状态反馈跟踪控制器设计 4.5.3 仿真结果分析 4.5.4 不同控制算法的效果比较 4.6 单神经元放电的迭代学习控制 4.6.1 迭代学习控制算法 4.6.2 放电波形控制仿真结果 4.6.3 放电峰峰间歇的控制 4.7 小结 第5章 癫痫样放电的闭环控制 5.1 癫痫样放电的动力学分析 5.1.1 单神经元PR模型动力学 5.1.2 神经集群Mass模型动力学 5.2 神经元癫痫样放电的闭环控制 5.2.1 基于关键参数估计的闭环迭代学习控制 5.2.2 癫痫样放电的闭环混合控制 5.2.3 耦合神经元的闭环迭代学习控制 5.3 癫痫状态多模式闭环控制方案设计 5.3.1 脑电信号Cn复杂度分析 5.3.2 BP神经网络与癫痫模式分类 5.3.3 闭环迭代学习控制策略 5.4 小结 第6章 帕金森病状态的闭环控制 6.1 基底核网络的放电模式 6.1.1 正常状态下基底核网络的放电节 律 6.1.2 帕金森病状态下基底核网络的放电节 律 6.2 开环DBS的波形优化 6.2.1 基于粒子群算法的刺激波形优化 6.2.2 基于PwM的刺激波形优化 6.3 TC中继神经元的帕金森病状态闭环控制 6.3.1 Tc中继单室神经元的滑模控制 6.3.2 TC中继单室神经元的慢变量反馈PI控制 6.3.3 TC中继单室神经元的PI迭代学习控制 6.3.4 TC中继多间室神经元的闭环控制 6.4 小结 缩写表 参考文献 彩图