[发明专利]基于FPGA的基底核网络beta节律仿真系统

摘要

本发明提供一种基于FPGA的基底核网络beta节律仿真系统，该系统包括有相互连接的FPGA芯片Ⅰ、FPGA芯片Ⅱ和USB接口模块，还包括采用DSP Builder编程实现，并在FPGA芯片Ⅰ、FPGA芯片Ⅱ中编译实现的基底核网络的HH模型、STN神经元的HH模型、GPe神经元的HH模型、突触电流模型耦合模块、控制模块、纹状体信号等效电流计算模块、皮层信号等效电流计算模块，上位机操作界面由Qt编程实现，并通过USB接口模块与FPGA芯片Ⅰ和FPGA芯片Ⅱ进行通讯，USB接口模块采集的数据通过上位机进行处理与储存。有益效果是该系统实现了对基底核丘脑的神经元耦合模型，可以达到时间尺度上与真实基底核网络beta节律一致。

主权项

一种基于FPGA的基底核网络beta节律仿真系统，其特征是：该仿真系统包括FPGA开发板(1)、波形发生器(2)、上位机(3)、AD转换器(4)，所述的FPGA开发板(1)包括有相互连接的FPGA芯片Ⅰ(5)、FPGA芯片Ⅱ(6)和USB接口模块(7)，该系统还包括采用DSP Builder编程实现并下载编译到FPGA芯片Ⅰ(5)、FPGA芯片Ⅱ(6)中的基底核网络的HH模型(8)、STN神经元的HH模型(11)、GPe神经元的HH模型(12)、突触电流模型耦合模块(9)、控制模块(10)、纹状体信号等效电流计算模块(13)、皮层信号等效电流计算模块(14)；基底核网络的HH模型(8)、STN神经元的HH模型(11)、GPe神经元的HH模型(12)在FPGA芯片Ⅱ(6)中编译产生动作电位信号，动作电位信号通过FPGA芯片Ⅰ(5)中的突触电流模型耦合模块(9)的耦合作用产生神经元放电节律信号。控制模块(10)，纹状体信号等效电流计算模块(13)、皮层信号等效电流计算模块(14)对神经元放电节律信号进行调制，产生基底核网络beta节律信号，通过Qt在上位机(3)编程搭建上位机操作界面(15)，并通过USB接口模块(7)与FPGA芯片Ⅰ(5)和FPGA芯片Ⅱ(6)进行通讯，USB接口模块(7)采集的基底核网络beta节律信号通过上位机(3)进行处理与储存。上位机操作界面(15)还可以通过修改神经元参数和耦合参数，对FPGA开发板(1)并包含的模块进行控制，改变实验平台的放电节律。