神經(jīng)元編碼的峰放電起始動態(tài)機制研究.pdf

1、癲癇等神經(jīng)疾病的治療是現(xiàn)代科學(xué)的研究難點之一。近年來，已采取多種理論和實驗方法對癲癇等神經(jīng)疾病進行治療，如針灸、TMS(經(jīng)顱磁刺激)、施加藥物等，均取得了不同程度的效果。目前研究發(fā)現(xiàn)：這些神經(jīng)疾病產(chǎn)生的微觀基礎(chǔ)是大腦內(nèi)神經(jīng)元的放電模式，也即神經(jīng)元編碼在外界刺激作用下發(fā)生了改變；同時，在針刺實驗中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：不同的中醫(yī)針刺手法可能影響神經(jīng)元放電的起始動態(tài)，從而使神經(jīng)元編碼發(fā)生改變。因此峰放電起始動態(tài)的機制可能是一種重要的神經(jīng)元編碼形式，研究

2、外加刺激如何改變神經(jīng)元峰放電起始動態(tài)的機制具有重要的生物物理意義。
　　 本文在對針刺神經(jīng)元實驗數(shù)據(jù)進行非線性時間序列分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)Hodgkin-Huxley(HH)、Morrisr-Lecar(ML)等神經(jīng)元模型，建立一個可以復(fù)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)中各種神經(jīng)元放電模式的現(xiàn)象學(xué)神經(jīng)元模型。在該模型中確定一個關(guān)鍵參數(shù)，即僅通過改變這個參數(shù)使神經(jīng)元表現(xiàn)出實驗數(shù)據(jù)中所有的放電模式。對建立的模型采用相平面和分岔分析方法，分析針刺神經(jīng)元所產(chǎn)生

3、不同放電模式；采用快慢電流分離方法，研究模型中亞閾值電位處不同離子電流的競爭與神經(jīng)元峰放電起始動態(tài)的聯(lián)系，揭示針刺神經(jīng)編碼產(chǎn)生的生物物理機制。
　　 在現(xiàn)象學(xué)模型中加入外電場作用，通過相平面和分岔分析研究直流外電場作用現(xiàn)象模型的放電機制，從二維相平面上的相軌跡圖和單參數(shù)分岔圖中，得到了外電場強度改變所導(dǎo)致的放電模式變化的非線性動力學(xué)規(guī)律。提出外電場作用對閾下不同離子電流的競爭產(chǎn)生影響的思想，進而研究外電場對神經(jīng)元峰放電起始動態(tài)的

4、影響。在現(xiàn)象學(xué)模型中加入導(dǎo)致神經(jīng)元放電具有適應(yīng)性的離子通道和相關(guān)變量，構(gòu)成高維模型，采用相平面投影和分岔分析方法，分析加入該離子通道后神經(jīng)元放電模式變化的非線性動力學(xué)規(guī)律，得到了該離子通道與原模型中離子通道的不同競爭結(jié)果與神經(jīng)元峰放電起始動態(tài)的聯(lián)系。在現(xiàn)象學(xué)模型中加入Wash-out濾波器，對神經(jīng)元模型的分岔點位置進行控制。通過對二維相平面上的相軌跡圖和單參數(shù)分岔圖的詳細分析，證明了控制作用對閾下不同離子通道的競爭的影響與神經(jīng)元峰放電起