視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞群體活動的時域和頻域特性分析.pdf

1、視覺信號的初級處理發(fā)生在視網(wǎng)膜。視覺信號經(jīng)光感受器細胞轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)由視網(wǎng)膜神經(jīng)元回路傳遞至輸出神經(jīng)元——神經(jīng)節(jié)細胞,形成動作電位,然后通過視神經(jīng)進一步向視覺中樞傳遞。視覺信息首先在視網(wǎng)膜中進行處理和傳遞,神經(jīng)節(jié)細胞之間的同步化放電對于信息的編碼和傳輸具有重要意義。新近發(fā)展起來的多電極胞外記錄技術(shù)可以同時記錄多個神經(jīng)節(jié)細胞的放電活動,便于研究神經(jīng)元對刺激信息的編碼機制。本文的研究工作以視網(wǎng)膜為實驗標本,首先進行了光刺激模式的設(shè)計和程序

2、的編制;然后針對多電極記錄的實驗數(shù)據(jù),應用一種基于信息差異度量的數(shù)據(jù)分析方法對神經(jīng)節(jié)細胞群體同步化放電的時間特性進行了分析,最后對成對的神經(jīng)節(jié)細胞的放電序列進行了時域和頻域相關(guān)性分析,主要內(nèi)容如下:1)應用C＃.編程語言和DirectX圖形技術(shù)編程設(shè)計了包括光點棋盤格、滑動條、C環(huán)刺激等光刺激模式,用來研究視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的各種反應特性。該光刺激系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,在充分保證時間和顯示精度的基礎(chǔ)上,能方便靈活地添加新的刺激模式和修改現(xiàn)有

3、刺激模式,為將來系統(tǒng)的維護性和擴展性提供了必要的條件。2)采用了一種基于信息差異度量的多動作電位序列數(shù)據(jù)分析方法,對神經(jīng)節(jié)細胞群體同步放電的時間特性進行了分析,結(jié)果表明:在適應過程中,神經(jīng)元群體在刺激下隨時間表現(xiàn)出逐漸增強的相關(guān)性,并且在不同的時間段內(nèi),各個神經(jīng)元之間可以通過不同組合方式形成多個同步化放電群體。3)對同步發(fā)放動作電位的成對神經(jīng)元進行了頻域相關(guān)性分析,引入了相干性函數(shù)進行定量計算。與傳統(tǒng)的時域相關(guān)性分析相比,頻域相關(guān)性分析

4、不僅同樣能判斷兩個神經(jīng)元是否同步放電,而且通過同步置信限的計算,還可以找出兩個神經(jīng)元進行同步放電的頻率(頻段),具有表達式簡單、計算快速、結(jié)果準確等優(yōu)點。如果能消除多電極記錄技術(shù)中各通道數(shù)據(jù)之間的因刺激而導致的相關(guān)性,該方法還可以在頻域上對多組同步放電的成對神經(jīng)元群體進行分析。分析結(jié)果表明,同步放電現(xiàn)象既發(fā)生在成對神經(jīng)元上,也發(fā)生在由兩個以上神經(jīng)元組成的群體當中。成對神經(jīng)元在共同刺激的作用下在時域和頻域都表現(xiàn)出了較強的相關(guān)性和同步性;神