一种基于ARM嵌入式的神经元闭环调控平台和上位机

本发明实施例涉及神经元模拟仿真技术，尤其涉及一种基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台和上位机。

背景技术：

1、大脑作为复杂的非线性系统，相同的刺激可能导致大脑产生不同的响应，大脑产生相同的响应可能由不同的刺激导致。

2、为了便于进行相关研究，需要能够诱发大脑响应的调控平台。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台和上位机，以提供一种能够进行大脑研究的调控平台。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，包括虚拟神经元模块和计算刺激模块；

3、所述虚拟神经元模块用于获取第一参数，所述第一参数包括神经元配置参数，根据所述第一参数实时模拟神经元的电生理活动，得到虚拟神经元放电状态；

4、所述计算刺激模块用于实时获取第二参数，所述第二参数包括期望神经元参数和所述虚拟神经元放电状态，根据所述第二参数确定并输出电刺激信号；

5、所述虚拟神经元模块还用于根据所述第一参数和所述电刺激信号，实时模拟所述神经元的电生理活动，更新所述虚拟神经元放电状态。

6、可选的，还包括数据交互模块，用于传递所述虚拟神经元模块和所述计算刺激模块间的电信号，并进行数模/模数转换。

7、可选的，所述虚拟神经元模块还用于，循环更新所述虚拟神经元放电状态至预设时长后，结束运行。

8、可选的，所述根据所述第一参数和所述电刺激信号，实时模拟所述神经元的电生理活动，更新所述虚拟神经元放电状态包括：

9、利用四阶r-k算法迭代求解所述虚拟神经元放电状态。

10、可选的，所述计算刺激模块包括智能调控子模块，所述根据所述第二参数确定并输出电刺激信号包括：

11、计算所述期望神经元参数和所述虚拟神经元放电状态间的差值，将所述差值代入所述智能调控子模块，得到所述电刺激信号。

12、可选的，所述智能调控子模块包括径向基函数网络滑模控制单元。

13、可选的，所述虚拟神经元模块还包括所述外部刺激模拟子模块，所述外部刺激模拟子模块用于提供外部刺激模拟量；

14、所述第一参数和所述第二参数均包括所述外部刺激模拟量。

15、可选的，所述虚拟神经元模块包括第一微控制器，所述计算刺激模块包括第二微控制器。

16、可选的，所述数据交互模块包括数模转换芯片和模数转换芯片。

17、第二方面，本发明实施例还提供了一种上位机，用于配合上述任意一种基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，所述上位机被配置为用于获取所述神经元配置参数和所述期望神经元参数，向所述基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台发送所述神经元配置参数和所述期望神经元参数，实时获取并展示所述虚拟神经元放电状态。

18、本发明实施例中，虚拟神经元模块实时模拟神经元的电生理活动，输出虚拟神经元放电状态。计算刺激模块根据虚拟神经元放电状态，以及所需的期望神经元参数自行确定神经元刺激方法，形成电刺激信号。虚拟神经元模块在电刺激信号的作用下实时更新虚拟神经元放电状态，形成闭环控制。从而给出一种通过闭环控制高精度模拟神经元受到电刺激后，神经元的电生理活动的平台。为大脑神经元的进一步研究提供基础。

技术特征：

1.一种基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，包括虚拟神经元模块和计算刺激模块；

2.根据权利要求1所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，还包括数据交互模块，用于传递所述虚拟神经元模块和所述计算刺激模块间的电信号，并进行数模/模数转换。

3.根据权利要求1所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述虚拟神经元模块还用于，循环更新所述虚拟神经元放电状态至预设时长后，结束运行。

4.根据权利要求1所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述根据所述第一参数和所述电刺激信号，实时模拟所述神经元的电生理活动，更新所述虚拟神经元放电状态包括：

5.根据权利要求1所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述计算刺激模块包括智能调控子模块，所述根据所述第二参数确定并输出电刺激信号包括：

6.根据权利要求5所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述智能调控子模块包括径向基函数网络滑模控制单元。

7.根据权利要求1所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述虚拟神经元模块还包括所述外部刺激模拟子模块，所述外部刺激模拟子模块用于提供外部刺激模拟量；

8.根据权利要求1所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述虚拟神经元模块包括第一微控制器，所述计算刺激模块包括第二微控制器。

9.根据权利要求2所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，其特征在于，所述数据交互模块包括数模转换芯片和模数转换芯片。

10.一种上位机，其特征在于，用于配合权利要求1-9任一所述的基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台，所述上位机被配置为用于获取所述神经元配置参数和所述期望神经元参数，向所述基于arm嵌入式的神经元闭环调控平台发送所述神经元配置参数和所述期望神经元参数，实时获取并展示所述虚拟神经元放电状态。

技术总结
本发明实施例公开了一种基于ARM嵌入式的神经元闭环调控平台。包括虚拟神经元模块和计算刺激模块；虚拟神经元模块用于获取第一参数，第一参数包括神经元配置参数，根据第一参数实时模拟神经元的电生理活动，得到虚拟神经元放电状态；计算刺激模块用于实时获取第二参数，第二参数包括期望神经元参数和虚拟神经元放电状态，根据第二参数确定并输出电刺激信号；虚拟神经元模块还用于根据第一参数和电刺激信号，实时模拟神经元的电生理活动，更新虚拟神经元放电状态。本发明实施例可以使研究人员无需参数界定即可有效完成放电状态的相关调整。为研究神经元的信息传递，信息检测，放电模式控制，非线性特性等研究提供重要理论依据。

技术研发人员：魏熙乐,孙雨欣,巩博
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15