大脑非周期动力学

作     者：胡植才 张镇 王江 李桂平 刘珊 于海涛 HU Zhi-Cai;ZHANG Zhen;WANG Jiang;LI Gui-Ping;LIU Shan;YU Hai-Tao

作者机构：天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津中医药大学第一附属医院天津300193 

出 版 物：《生物化学与生物物理进展》 (Progress In Biochemistry and Biophysics)

年 卷 期：2025年第52卷第1期

页      面：99-118页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071006[理学-神经生物学] 

基　　金：国家自然科学基金(62271348 62071324)资助项目 

主　　题：非周期脑活动 神经动力学 非周期指数 生物标志物 

摘      要：大脑神经活动由周期性的节律振荡和非周期性的神经波动组成。节律振荡表现为神经信号的频谱尖峰,直接反映了大脑神经元集群同步化活动,与大脑认知和行为状态密切相关;非周期性波动表现为以幂率衰减的频谱趋势,综合反映了大脑神经活动的多尺度动态,为全面理解大脑神经动力学提供了新的视角。近年来,国内外研究者在大脑非周期活动特性及其动力学机制等方面取得了进展,发现非周期活动的幂律衰减指数可以有效地表征神经系统兴奋-抑制(E/I)平衡程度,并将其作为多种脑部疾病的生物标志物。基于此,本文归纳总结了大脑非周期活动的特征参数提取方法及其优缺点,详细分析了非周期活动与年龄、认知水平等生理因素的相关性,重点剖析了非周期指数与癫痫、阿尔茨海默病和帕金森病等神经疾病的关联,进一步阐述了神经元及其网络中非周期活动的产生机制,在此基础上对大脑非周期动力学的未来研究方向进行了展望。