動(dòng)態(tài)STDP突觸系統(tǒng)的建模研究與驗(yàn)證.pdf

1、神經(jīng)突觸的STDP(spike timing dependent plasticity)機(jī)制被認(rèn)為是腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中最重要的機(jī)制之一。對(duì)大規(guī)模腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模均要考慮到突觸的STDP機(jī)制。最有效的模擬STDP神經(jīng)突觸的方法是建立神經(jīng)突觸的離子通道的動(dòng)力學(xué)模型。
　　但是，目前對(duì)STDP突觸系統(tǒng)的建模存在一定的缺陷，主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面。一個(gè)方面是所設(shè)計(jì)的模型不能很好地解釋 STDP機(jī)制的細(xì)胞分子生物反應(yīng)原理，或者無(wú)法得到 STDP的時(shí)間

2、非對(duì)稱實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另一方面是沒(méi)有完善的驗(yàn)證方案用于驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的模型。對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，本文提出一種新型的STDP神經(jīng)突觸系統(tǒng)模型；針對(duì)第二個(gè)問(wèn)題，提出一種谷氨酸信號(hào)和反向傳播樹突信號(hào)的離子通道動(dòng)力學(xué)模型，用于準(zhǔn)確地建模突觸前刺激引起的谷氨酸信號(hào)和突觸后刺激引起的軸突動(dòng)作電位信號(hào)，并且將這兩個(gè)信號(hào)用于STDP突觸系統(tǒng)模型的驗(yàn)證。因此，本文主要包括以下內(nèi)容：
　　首先簡(jiǎn)要介紹了腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成和STDP突觸機(jī)制的原理，分析了經(jīng)典的Ho

3、dgkin-Huxley神經(jīng)元模型，并對(duì)該模型進(jìn)行仿真測(cè)試。
　　其次，對(duì)STDP突觸系統(tǒng)的兩個(gè)輸入信號(hào)-谷氨酸信號(hào)和樹突信號(hào)進(jìn)行建模。分析這兩個(gè)信號(hào)產(chǎn)生的細(xì)胞分子反應(yīng)原理，構(gòu)建各自的離子通道動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真，驗(yàn)證結(jié)果是否正確。
　　再次，對(duì)STDP突觸系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。提出STDP突觸系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由NMDA感受器和Ca離子信號(hào)控制結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分析這兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)STDP突觸的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的影響。