经颅超声刺激是一种利用超声波进行非侵入性的神经调控技术,因其具有高分辨率、高穿透性和方向性好等特点,近年来被广泛应用到神经科学及康复工程等相关领域的研究中。目前,超声刺激对神经系统的调控作用研究已从实验现象分析、神经信号处理等角度展开,神经计算建模则是通过测量数据逆向建模来分析超声刺激所引起的神经电生理活动及作用机理。神经元群模型能够模拟大脑皮层内众多神经元的电生理活动,结合优化算法拟合超声刺激前后实测脑电信号特征,通过模型参数分析超声刺激对运动皮层神经电活动的调控方式,为研究经颅超声刺激对神经系统的调控机理提供一种新的角度。本文首先介绍了经颅超声刺激的发展现状及作用效应,概述了神经计算模型及其在疾病和脑神经刺激中的应用。提出采用神经元群模型来模拟超声刺激下的脑电信号,进而分析超声刺激对小鼠运动皮层脑节律的调控作用方式。探讨了Jansen&Rit模型的构建过程及其参数的生理学意义,分析了模型参数的变化对模型输出信号的影响。其次,提出了基于粒子群算法的神经元群模型参数调节方法。通过设置仿真信号与目标信号的峰值频率差作为适应度函数,仿真得到生成脑电特征节律的最优模型参数,进而构建了多动态的神经元群模型。然后,介绍了经颅超声刺激实验平台,并阐述了超声脉冲序列里各参数的含义和超声刺激实验流程;采集了不同超声刺激参数下的脑电信号;通过小波时频和功率谱分析方法,分析超声刺激所引起的诱发反应及刺激前后脑电信号的能量分布和功率变化,将其作为后续参数估计的信号时长与拟合特征的选取依据。最后,运用本文提出的基于粒子群算法的神经元群模型参数估计方法,选取合理的模型估计参数集和适应度函数,构建有效的神经元群模型,分别对超声刺激前和不同超声刺激参数下的脑电信号进行拟合估计。参数估计结果表明,平均突触增益的变化反映了超声刺激对运动皮层的兴奋性作用,膜时间常数的变化表明超声刺激可通过影响细胞膜离子通道和膜结构对运动皮层产生神经调控作用。