視網(wǎng)膜時(shí)空反應(yīng)模式與高效信息處理.pdf

1、視覺信號(hào)的初級(jí)處理發(fā)生在視網(wǎng)膜。視覺信號(hào)在光感受器細(xì)胞上形成輸入，并被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)視網(wǎng)膜神經(jīng)元回路傳遞至輸出神經(jīng)元-神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，形成動(dòng)作電位，然后通過視神經(jīng)進(jìn)一步向視中樞傳遞。視網(wǎng)膜在其信息處理過程中受到視覺神經(jīng)通路的解剖結(jié)構(gòu)，神經(jīng)回路當(dāng)中的各種噪聲，以及神經(jīng)系統(tǒng)的代謝能量消耗等諸多因素的制約。本研究的目的就是了解視網(wǎng)膜在這些限制下是如何有效地對(duì)視覺信息進(jìn)行處理和編碼的。本論文第一部分主要利用離子通道模型研究視網(wǎng)膜視錐-水平細(xì)胞突觸

2、連接強(qiáng)度調(diào)節(jié)的可能機(jī)制。第二和第三部分運(yùn)用多電極電生理結(jié)合理論分析對(duì)小雞視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的時(shí)空編碼模式及效率等特性進(jìn)行研究，包括定量地探討神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在對(duì)比度適應(yīng)過程中的信息處理情況，以及考察神經(jīng)節(jié)細(xì)胞群體對(duì)運(yùn)動(dòng)和自然影像刺激的時(shí)空反應(yīng)模式。 主要結(jié)果包括：1)重復(fù)性紅光刺激誘發(fā)的視網(wǎng)膜亮度型水平細(xì)胞對(duì)光反應(yīng)增強(qiáng)現(xiàn)象可能由突觸后鈣依賴的谷氨酸受體調(diào)節(jié)機(jī)制介導(dǎo)。2)在對(duì)比度適應(yīng)過程中，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的信息傳遞率伴隨著發(fā)放率的急劇降低而有

3、所減少，然而卻導(dǎo)致神經(jīng)節(jié)細(xì)胞適應(yīng)后每次脈沖發(fā)放攜帶的信息量顯著增加。而且，進(jìn)一步的分析表明神經(jīng)系統(tǒng)類似對(duì)比度適應(yīng)的雙邊敏感性調(diào)節(jié)機(jī)制可能有助于神經(jīng)元在噪聲背景下的弱信號(hào)檢測和處理。3)視網(wǎng)膜中非方向選擇性的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞也可能以一種群體編碼的方式參與運(yùn)動(dòng)信息處理。用單個(gè)神經(jīng)元的放電頻率來代表刺激的強(qiáng)度，而用群體時(shí)空放電模式來反應(yīng)一些運(yùn)動(dòng)信息。而對(duì)于自然影像的刺激，群體神經(jīng)節(jié)細(xì)胞可能以一種稀疏的反應(yīng)模式進(jìn)行編碼。 從這些結(jié)果可以看出，