申请/专利权人：之江实验室

申请日：2023-10-19

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117095824B

主分类号：G16H50/50

分类号：G16H50/50;G16H30/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2023.12.08#实质审查的生效;2023.11.21#公开

摘要：本申请涉及一种基于孪生脑仿真模型的多巴胺动态耦合方法、装置和设备，其中，基于孪生脑仿真模型的多巴胺动态耦合方法包括：基于被试者脑部的多模态成像，获得被试者脑部多巴胺D2受体密度、人脑结构连接矩阵以及经验人脑功能连接矩阵，基于多巴胺D2受体密度构建多巴胺神经递质孪生脑仿真模型，基于所述实验组的模拟人脑功能连接矩阵与所述经验人脑功能连接矩阵的皮尔森相关系数，获得最优多巴胺神经递质孪生脑仿真模型；使用所述最优多巴胺神经递质孪生脑仿真模型模拟目标人员的大脑活动，获得多巴胺对所述目标人员各个脑区的活动水平变化。本发明为研究多巴胺对人脑活动水平变化提供了新方法。

主权项：1.基于孪生脑仿真模型的多巴胺动态耦合方法，其特征在于，所述方法包括：基于被试者脑部的多模态成像，分别获得所述被试者脑部多巴胺D2受体密度、人脑结构连接矩阵以及经验人脑功能连接矩阵；其中，所述被试者包括实验组和对照组，所述实验组服用氨基酸混合液，所述对照组服用不含苯丙氨酸和酪氨酸的氨基酸混合液；基于所述被试者脑部多巴胺D2受体密度，构建多巴胺神经递质孪生脑仿真模型，并将所述实验组的所述人脑结构连接矩阵输入至所述多巴胺神经递质孪生脑仿真模型中模拟大脑活动，直至所述实验组所有脑区均获得稳定的兴奋性发放率；将所述稳定的兴奋性发放率输入至血氧动力学模型，获得所述实验组的模拟人脑功能连接矩阵；遍历所有所述多巴胺神经递质孪生脑仿真模型中的多巴胺受体-兴奋性电流耦合加权和多巴胺受体-抑制性电流耦合加权的组合，基于所述实验组的模拟人脑功能连接矩阵与所述经验人脑功能连接矩阵的皮尔森相关系数，确定一组最优的所述多巴胺受体-兴奋性电流耦合加权和所述多巴胺受体-抑制性电流耦合加权，以获得最优多巴胺神经递质孪生脑仿真模型；使用所述最优多巴胺神经递质孪生脑仿真模型模拟目标人员的大脑活动，获得多巴胺对所述目标人员各个脑区的活动水平变化；其中：所述基于所述被试者脑部多巴胺D2受体密度，构建多巴胺神经递质孪生脑仿真模型包括：基于所述被试者脑部多巴胺D2受体密度，建立所述被试者服用氨基酸混合液后各脑区抑制电流的变化和所述受体密度的关系；建立关系如下： ；其中，k1表示多巴胺D2受体产生的作用电流与D2受体密度的系数，k2表示D1受体产生的作用电流与D2受体产生的作用电流的系数，R0n表示服用氨基酸混合液前第n个脑区的D2受体密度，Rn表示服用氨基酸混合液后第n个脑区的D2受体密度；将所述被试者服用氨基酸混合液后各脑区抑制电流的变化与数字孪生脑模型耦合，获得多巴胺神经递质孪生脑仿真模型；所述多巴胺神经递质孪生脑仿真模型如下： ； ； ； ； ； ；其中，IEn表示第n个脑区的兴奋性电流，IIn表示第n个脑区的抑制性电流，rEn表示第n个脑区的兴奋性发放率，rIn表示第n个脑区的抑制性发放率，SEn表示第n个脑区的兴奋性突触门控，SIn表示第n个脑区的抑制性突触门控，I0表示整体有效外部输入，w＋表示循环兴奋加权，JE表示兴奋性突触加权，JI表示抑制性突触加权，G表示全局耦合系数，Cnp表示第n个脑区和第p个脑区间的结构连接，R0n表示服用氨基酸混合液前第n个脑区的D2受体密度，Rn表示表示服用氨基酸混合液后第n个脑区的D2受体密度，KE表示多巴胺受体-兴奋性电流耦合加权，KI表示多巴胺受体-抑制性电流耦合加权，HE表示兴奋性神经元反馈函数，HI表示抑制性神经元反馈函数，IEthr表示兴奋性阈值电流，IIthr表示抑制性阈值电流，gE表示兴奋性放大系数，gI表示抑制性放大系数，dE表示H在IEthr的曲率，dI表示H在IIthr的曲率，表示控制兴奋池的突触门控变量，表示控制抑制池的突触门控变量，γ表示衰变时间常数，vn表示高斯噪声，σ为振幅。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 之江实验室 基于孪生脑仿真模型的多巴胺动态耦合方法、装置和设备

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