2021华为杯研究生建模C题帕金森病的脑深部电刺激治疗建模研究思路分享

帕金森病的脑深部电刺激治疗建模研究

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，临床表现的特征是静止性震颤，



肌强直，



运动迟缓，



姿势步态障碍等运动症状。目前缓解帕金森病症状的治疗方法主要有：药物治疗、手术治疗和脑深部刺激 (DBS) 三种。药物治疗用于早期帕金森疾病，手术治疗适用性较差且切除后不可逆。DBS通过精确定位，选取脑内特定的靶点植入刺激电极，通过输入高频电刺激，改变相应核团的兴奋性，达到改善治疗帕金森病症状的效果。DBS治疗帕金森病的靶点包括丘脑底核（STN）和苍白球内侧核（GPi/SNc）的脑深部电刺激等。

问题1. 利用给出的神经元Hodgkin-Huxley模型（附件1），数值模拟外界刺激（包括直流刺激和交流刺激）情况下，单个神经元的电位发放情况，并给出神经元电位发放的特征指标。

问题2. 根据问题1的神经元Hodgkin-Huxley模型，结合附件1中神经元之间的突触连接理论，建立基底神经节神经回路的理论模型，计算基底神经节内部神经元的电位发放（每个神经团块可以简化为5-10个神经元）。

问题3. 根据建立的基底神经节回路模型，理论分析正常状态（图2中Healthy回路）和帕金森病态（图2 的PD回路中去掉黑质SNc）基底神经节回路电位发放的特征指标。

问题4. 利用建立的基底神经节回路模型，对帕金森病态的基底神经节靶点添加高频电刺激，可以模拟脑深部电刺激治疗帕金森病的状态。请模型确定最佳刺激靶点，是刺激靶点STN，还是刺激靶点GPi；请模型优化刺激的参数，如电刺激强度，电刺激频率和电刺激模式等。

问题5. 在直接通路的神经通路中，或者间接通路的神经通路中，模型回答脑深部电刺激治疗是否存在其它最优电刺激靶点。

本题和去年的脑电题有本质的区别，难度不低，欢迎大佬加群讨论