失神癫痫疾病系统动力学建模与时空振荡机制分析

The prevention and treatment of epilepsy has been a hot and difficult problem in medicine. Based on the theory of bifurcation and synchronization of neural dynamics, this project is to study the essential mechanism of absence epilepsy seizure, and also to explore the therapeutic mechanism of absence epilepsy disease and the potential treatment options combining with the relevant knowledge of control theory. Related research results can reveal the seizure and control mechanism of epilepsy and other nervous disorders, avoid the blindness in the experimental study, reduce the cost of the experiment, and further promote the development of the theory of dynamic bifurcation, synchronization and control. The research of this topic mainly has three aspects:(1) Dynamics modeling on absence epilepsy disease and bifurcation mechanism analysis of seizure states;(2) Measuring of phase synchronization inside and between the cluster of epilepsy disease network and studying the mechanism of de synchronization;(3) Exploring the control mechanism of absence epilepsy seizures and its possible application in clinical medicine and experiment.

癫痫疾病的预防与治疗一直是医学上的热点与难点问题。本项目从神经动力学分岔与同步理论出发研究失神癫痫疾病发作的本质机制，并且结合控制论的相关知识探讨失神癫痫疾病的治疗机制以及潜在的治疗方案。相关的研究结果可以揭示癫痫等神经疾病的发作与控制机理，避免实验研究中的盲目性，降低实验的成本，也必然进一步推动动力学分岔与同步及控制理论的发展。本课题的研究主要有三方面的内容：（1）失神性癫痫疾病动力学建模以及引起疾病发作的状态分岔机制分析；（2）癫痫疾病网络集群内部与集群之间相位同步的度量以及去同步化机制研究；（3）失神癫痫疾病发作控制机制的探讨以及在临床医学与实验中可能的应用。

本项目的研究主要取得了下面几个方面的成果：（1）在皮层-丘脑网路模型中建立了出现在丘脑中继核部位的棘慢波放电活动的理论机制；（2）把一种类型的外界刺激电流作用在动力学模型的丘脑底核部位，系统讨论了失神发作活动可能的一些控制机理；（3）在一个皮层-丘脑-基底节网络模型中研究了通过调节丘脑和纹状体等神经元的激活水平而控制失神癫痫发作的内在理论机制；（4）在一个新建立的大脑复杂网络模型中系统地研究了可能引起癫痫发作的位置以及控制发作活动的有效方案；（5）在皮层-丘脑-基底节动力学模型中研究了失神癫痫发作的起源机制以及基底节组织的输出对发作活动的一些可能存在的内部调节机理；（6）在大脑的一些类似区域探讨了帕金森疾病振荡的产生机理，并且和癫痫疾病发病机制进行了比较。癫痫疾病的预防与治疗一直是医学上的热点与难点问题。本项目从神经动力学分岔与同步理论出发研究失神癫痫疾病发作的本质机制，并且结合控制论的相关知识探讨失神癫痫疾病的治疗机制以及潜在的治疗方案。相关的研究结果可以揭示癫痫等神经疾病的发作与控制机理，避免实验研究中的盲目性，降低实验的成本，也必然进一步推动动力学分岔与同步及控制理论的发展。