神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電振蕩活動(dòng)特性的研究.pdf

1、同步電振蕩活動(dòng)是神經(jīng)系統(tǒng)中普遍存在的一種現(xiàn)象，對(duì)同步電振蕩活動(dòng)的研究，是理解大腦非凡計(jì)算能力形成的基礎(chǔ)，也有助于解釋神經(jīng)疾病的發(fā)病機(jī)理，輔助腦電科學(xué)診斷疾病，同步電振蕩活動(dòng)產(chǎn)生的起源和機(jī)制是什么？其作用是什么？這些問題已引起人們極大關(guān)注，成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 基于統(tǒng)計(jì)理論的廣義噪聲在生物體內(nèi)部普遍存在，它從不同的方面影響神經(jīng)元的動(dòng)力學(xué)活動(dòng)以及神經(jīng)電信號(hào)的傳遞。噪聲如何影響神經(jīng)信號(hào)的發(fā)生？噪聲和突觸如何協(xié)同工作來影響神經(jīng)信

2、號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)、傳遞？這些問題引起了神經(jīng)科學(xué)工作者、生物電磁學(xué)工作者以及物理學(xué)工作者的極大興趣。 在上述雙重意義的鼓舞下，本工作系統(tǒng)分析了噪聲對(duì)單個(gè)神經(jīng)元觸發(fā)動(dòng)作電位的影響、噪聲和耦合對(duì)兩個(gè)神經(jīng)元頻率同步活動(dòng)的影響、噪聲和電突觸耦合如何協(xié)同影響有限多個(gè)神經(jīng)元組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的精確同步活動(dòng)和觸發(fā)動(dòng)作電位時(shí)間精確性、以及它們對(duì)神經(jīng)元群體之間信號(hào)傳遞的影響。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電振蕩活動(dòng)特性的研究做了有益的探索。本文的主要成果是： 1、對(duì)于單

3、個(gè)神經(jīng)元而言，隨著噪聲強(qiáng)度的增加，其觸發(fā)動(dòng)作電位的頻率也隨之增加，這恰恰為噪聲可以誘發(fā)神經(jīng)元同步振蕩活動(dòng)的基礎(chǔ)； 2、按照頻率編碼的思想，精確分析了噪聲和耦合對(duì)兩個(gè)神經(jīng)元同步活動(dòng)的影響：噪聲強(qiáng)度和耦合強(qiáng)度對(duì)神經(jīng)元的同步活動(dòng)起著相互補(bǔ)充的作用，繪制了同步活動(dòng)和噪聲強(qiáng)度、耦合強(qiáng)度的三維關(guān)系圖； 3、采用動(dòng)力學(xué)平均場(chǎng)近似理論和群體編碼的思想，對(duì)個(gè)FitzHugh-Nagumo神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的精確同步活動(dòng)和觸發(fā)動(dòng)作電位時(shí)間精確性進(jìn)行

4、分析，其結(jié)果為：（1）噪聲增加神經(jīng)元活動(dòng)的隨機(jī)性，減小神經(jīng)元活動(dòng)的關(guān)聯(lián)性，降低系統(tǒng)的同步活動(dòng)，膜電位的分布展寬，觸發(fā)動(dòng)作電位時(shí)間精確性降低；（2）耦合強(qiáng)度可以提高神經(jīng)元的同步活動(dòng)，抑制系統(tǒng)內(nèi)部局域的波動(dòng)，膜電位分布變窄，觸發(fā)動(dòng)作電位時(shí)間精確性提高；（3）非常值的重視的是與化學(xué)突觸相比較，在相同的耦合強(qiáng)度下，電突觸能夠極大地提高神經(jīng)元的同步振蕩活動(dòng)和觸發(fā)動(dòng)作電位時(shí)間精確性。 4、建立了FitzHugh-Nagumo神經(jīng)元群體模型，