自由活動(dòng)大鼠閃光視覺(jué)刺激的辨識(shí).pdf

1、大腦對(duì)外界刺激的感知反應(yīng)是理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)的重要研究領(lǐng)域，也是神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。通過(guò)提取以及描繪大腦對(duì)外界刺激的反應(yīng)，我們可以了解不同類型的刺激在大腦中的表現(xiàn)形式，這有助于我們認(rèn)識(shí)大腦內(nèi)不同的功能區(qū)塊及之間的連接與回路，也有助于進(jìn)一步了解神經(jīng)元類型的分布和神經(jīng)元功能區(qū)的聚集。
　　通過(guò)腦機(jī)接口技術(shù)，我們可以更直觀地讀取生物體在自由活動(dòng)情況下產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)，并通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的算法對(duì)不同的感知進(jìn)行分類，對(duì)神經(jīng)元發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行更

2、有意義的解讀。目前，許多研究手段已被應(yīng)用于解釋動(dòng)物視覺(jué)感知的表現(xiàn)形式與機(jī)制，然而研究自由活動(dòng)的清醒大鼠大腦對(duì)頻率相關(guān)的視覺(jué)刺激的反應(yīng)尚且少見(jiàn)文獻(xiàn)，需要進(jìn)一步研究。
　　本文以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，利用植入式整列電極提取了自由活動(dòng)狀態(tài)下大鼠視覺(jué)感知腦區(qū)的神經(jīng)信號(hào)，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型辨識(shí)神經(jīng)信號(hào)對(duì)應(yīng)的外部感知類型。研究的具體內(nèi)容包括:
　　(1)分析大鼠視覺(jué)傳導(dǎo)通路，選定以初級(jí)視皮層作為提取視覺(jué)信息的目標(biāo)腦區(qū)。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，選定可固定

3、在顱骨表面的微絲電極陣列作為長(zhǎng)期可植入式腦機(jī)接口。根據(jù)行為學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，選擇在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中可被大鼠準(zhǔn)確分辨的閃光刺激作為視覺(jué)刺激輸入。
　　(2)采集并分析了高低頻率閃光刺激下大鼠初級(jí)視皮層神經(jīng)元細(xì)胞峰電位發(fā)放的模式，通過(guò)分析外部視覺(jué)刺激下神經(jīng)信號(hào)的特征，發(fā)現(xiàn)90％以上的通道峰電位的發(fā)放與閃光刺激的頻率線性正相關(guān)。高低頻刺激組和對(duì)照組之間的峰電位神經(jīng)元發(fā)放狀態(tài)存在顯著差異。使用支持向量機(jī)分類算法建立了閃光誘發(fā)的峰電位神經(jīng)元識(shí)別模型，

4、并進(jìn)一步評(píng)估了這種識(shí)別模型的可行性和穩(wěn)定性。
　　(3)研究了在單一波長(zhǎng)紫外閃光刺激下，大鼠初級(jí)視皮層的峰電位和局部場(chǎng)電位信號(hào)的變化。研究結(jié)果顯示紫外光同樣能夠在大鼠初級(jí)視皮層激發(fā)強(qiáng)烈的峰電位發(fā)放，峰電位發(fā)放與閃光刺激頻率也明顯的相關(guān)性。同時(shí)，局部場(chǎng)電位信號(hào)中也可觀察到與閃光刺激頻率相關(guān)頻段的功率譜能量增強(qiáng)。
　　最后本文提出設(shè)想，將自由活動(dòng)大鼠閃光視覺(jué)辨識(shí)的系統(tǒng)與基于電刺激的大鼠機(jī)器人系統(tǒng)相結(jié)合。這一結(jié)合將同時(shí)利用生物運(yùn)動(dòng)