10、探索脑组件电磁特性：小脑、海马体与下丘脑的研究

探索脑组件电磁特性：小脑、海马体与下丘脑的研究

1. 引言

大脑是人体最复杂的部分，目前电磁信号在大脑组件中的传递情况尚不明确。此前，人们在特定的人体模型和球形人脑模型中观察到了电磁场分布，这种分布取决于脑组织的形状和介电特性。然而，这些模型要么像腔体，要么像电介质谐振器，因为它们内部没有神经网络，无法准确模拟真实大脑。

在多电极经颅电刺激（TES）中，人们测量了不同刺激条件下大脑中电场的大小和相位。一些动物实验研究报告了电磁场对血脑屏障（BBB）通透性的影响，但对于产生的内部场及其影响缺乏详细讨论。同时，利用交变电场治疗胶质母细胞瘤时，虽然有研究借助逼真的头部模型预测了肿瘤治疗场中大脑内的电场分布，但这些预测结果与实际脑肿瘤的接近程度仍不清楚。此外，当前研究大多只关注电场分布，而忽略了磁场。

共振是大脑组件功能活动的关键，在整个脑 - 体系统中都有体现。大脑中的共振是信息处理的起源，生物材料的介电组件因对称性不同而具有不同的共振频率。近期研究发现大脑组件在低频域存在共振现象，例如小脑在低频域约 4 - 25 Hz 出现共振，起源于颗粒细胞层；海马体则表现出约 4 - 10 Hz 的 theta 振荡。但对于这三个脑组件在高频区域（kHz 和 MHz）的起源和功能活动，尚未有清晰的探索。而且，关于下丘脑的电磁研究基于共振和电磁场分布的几乎没有。

本研究的主要目标是探索小脑、海马体和下丘脑等脑组件在电磁场分布和共振频率方面的个体差异。为此，我们构建了这些组件的人工模型，在 CST（Computer Simulation Technology Studio Site 2012）中创建了符合其生物特性的模型，并将能量源放置在不同位置，固定介电常数和其他模拟参数，改变