神經(jīng)電信號(hào)前饋傳導(dǎo)機(jī)制研究.pdf

1、神經(jīng)電信息傳導(dǎo)與處理是神經(jīng)科學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題。感知神經(jīng)系統(tǒng)以及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)均具有模塊化和分層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這決定了神經(jīng)電信號(hào)以前饋的形式逐級(jí)傳遞。多層前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是刻畫(huà)神經(jīng)信息傳導(dǎo)的一般化模型，網(wǎng)絡(luò)中每一層對(duì)應(yīng)一組神經(jīng)元集群，神經(jīng)電信號(hào)逐層傳遞。本文將前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)傳導(dǎo)研究與某些電生理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相結(jié)合，為實(shí)驗(yàn)的一些發(fā)現(xiàn)提供機(jī)理解釋。
　　實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦頂葉區(qū)域存在著放電規(guī)則性的演化。依據(jù)頂葉皮層的解剖結(jié)構(gòu)，本文構(gòu)建了基

2、于Izhikevich模型的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)第一層施加泊松放電輸入研究放電規(guī)則性的傳導(dǎo)規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，盡管網(wǎng)絡(luò)前幾層具有顯著的非規(guī)則放電特征，后面幾層神經(jīng)元?jiǎng)t出現(xiàn)持續(xù)規(guī)則的放電行為。放電規(guī)則性的演化取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，存在最?yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（即最優(yōu)的突觸耦合密度以及突觸強(qiáng)度）使得后面幾層神經(jīng)元放電規(guī)則性達(dá)到最優(yōu)。由于突觸電流之間的競(jìng)爭(zhēng)，抑制性突觸阻礙規(guī)則放電模式的產(chǎn)生;適當(dāng)?shù)耐挥|時(shí)間常數(shù)則促進(jìn)規(guī)則放電活動(dòng)的產(chǎn)生。本文提出神經(jīng)電信號(hào)的前饋傳導(dǎo)

3、是高級(jí)腦皮層中產(chǎn)生規(guī)則放電活動(dòng)的潛在機(jī)制，同時(shí)也證明了規(guī)則放電模式能夠保證頻率信號(hào)的可靠傳導(dǎo)。
　　與睡眠或者麻醉狀態(tài)相比，動(dòng)物在清醒狀態(tài)下對(duì)外部刺激的響應(yīng)更加準(zhǔn)確和可靠。基于這一生理現(xiàn)象，本文研究網(wǎng)絡(luò)固有狀態(tài)對(duì)神經(jīng)信號(hào)編碼和傳導(dǎo)的影響。將前饋網(wǎng)絡(luò)每一層構(gòu)造為一個(gè)隨機(jī)的子網(wǎng)絡(luò)，層中興奮性神經(jīng)集群與抑制性神經(jīng)集群通過(guò)相互作用產(chǎn)生局部網(wǎng)絡(luò)固有動(dòng)態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)層間興奮抑制平衡能夠連續(xù)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)固有動(dòng)態(tài)。對(duì)前饋網(wǎng)絡(luò)第一層分別施加同步脈沖刺激和