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通過分析臨床癲癇腦電信號的#!大lyapunov指數(shù),發(fā)現(xiàn)睡眠、清醒狀態(tài)下的自發(fā)癲癇與閃光誘發(fā)癲癇在發(fā)作間期、發(fā)作前期、發(fā)作期以及發(fā)作后期的#!大lyapunov指數(shù)呈現(xiàn)不同的變化趨勢。根據(jù)非線性動力學,提出這兩類癲癇有不同的發(fā)作模式。
根據(jù)癲癇病理學,睡眠或清醒狀態(tài)下發(fā)作的癲癇,是由于腦內神經元的抑制功能減弱而興奮功能增強所致。這兩種情況都屬于大腦內部產生了異常信號而導致的癲癇,異常的病理波相當于作用在系統(tǒng)上的一個隨機噪音,對系統(tǒng)剛開始的干擾很弱。但由于混沌系統(tǒng)具有對初值十分敏感的特性,相鄰軌道呈指數(shù)發(fā)散,即使很小的擾動,也可能經過各子系統(tǒng)形成共振,從而進入高度同步狀態(tài)。由于系統(tǒng)要經歷如此復雜的內部調整過程,因此發(fā)作前期各子系統(tǒng)間原有的聯(lián)系會被打破,使系統(tǒng)的混沌程度增加,表現(xiàn)為#!大lyapunov指數(shù)顯著升高;在發(fā)作期,各子系統(tǒng)剛進入高度同步狀態(tài)時,系統(tǒng)整體的混沌程度#!低,因此#!大lyapunov指數(shù)呈現(xiàn)瞬時下降。
而對閃光刺激誘發(fā)的癲癇,外加閃光信號相當于一個高頻干擾信號,當其頻率及相位與大腦內某些不穩(wěn)定子系統(tǒng)的軌道匹配時,整個系統(tǒng)將被驅動到于共振軌道非常接近的周期軌道上,與外加信號形成共振,驅使系統(tǒng)快速進入高度同步狀態(tài)。因此一旦加上閃光刺激信號后,#!大lyapunov指數(shù)快速下降,再經過發(fā)作過程逐漸上升,最后回復至正常值。
Tips:混沌系統(tǒng)的基本特點
混沌系統(tǒng)對初始值的極端敏感性,兩個相差無幾的初值所產生的軌跡,隨著時間的推移按指數(shù)方式分離,lyapunov指數(shù)就是定量的描述這一現(xiàn)象的量。