基于FPGA的生物神經(jīng)突觸的模擬與實現(xiàn)
發(fā)布時間:2021-08-18 21:32
在生物神經(jīng)系統(tǒng)中,神經(jīng)元之間是通過突觸相互連接的,神經(jīng)突觸的傳遞作用主要在于實現(xiàn)神經(jīng)元之間的信息交流,其中傳遞過程復(fù)雜且占主導(dǎo)地位的傳遞方式則是化學(xué)突觸傳遞。本文以興奮性化學(xué)突觸為主要研究對象,采用用于描述神經(jīng)元動作電位產(chǎn)生和傳導(dǎo)機制的Hodgkin-Huxley模型作為突觸前和突觸后神經(jīng)元,以基于不同機制的化學(xué)突觸模型連接兩個HH神經(jīng)元模型構(gòu)成簡單的化學(xué)突觸單向耦合結(jié)構(gòu),對五種化學(xué)突觸模型進行建模仿真和硬件實現(xiàn)。首先,生物神經(jīng)元和突觸的基本理論及其數(shù)學(xué)模型。描述了生物神經(jīng)元和神經(jīng)突觸的基本結(jié)構(gòu),并且說明了神經(jīng)元的電生理活動以及突觸的電生理特征。對所采用的神經(jīng)元數(shù)學(xué)模型,即HH神經(jīng)元模型和五種不同的化學(xué)突觸數(shù)學(xué)模型進行了描述。其次,神經(jīng)突觸的數(shù)值模擬研究。對基于不同機理的五種化學(xué)突觸模型進行了Simulink建模仿真,探究了其化學(xué)突觸傳遞特性,并且采用相關(guān)系數(shù)法對五種化學(xué)突觸的仿真模擬結(jié)果進行了比較研究,分析出了五種化學(xué)突觸模型中最接近于生物學(xué)實際的模型。此外,以其中一種化學(xué)突觸模型為研究對象,分析了在突觸間隙神經(jīng)遞質(zhì)的濃度和耦合強度不同的因素下對突觸響應(yīng)結(jié)果的影響和突觸后神經(jīng)元活動的...
【文章來源】:蘭州交通大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:50 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
神經(jīng)元結(jié)構(gòu)示意圖
動作電位示意圖
化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)示意圖
【參考文獻】:
期刊論文
[1]動態(tài)突觸、神經(jīng)耦合與時間延遲對神經(jīng)元發(fā)放的影響[J]. 于文婷,張娟,唐軍. 物理學(xué)報. 2017(20)
[2]基于HH模型的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值模擬與FPGA實現(xiàn)[J]. 聞佳,逯邁,董緒偉,王金龍. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2017(01)
[3]基于短時程突觸可塑性的隨機Hodgkin-Huxely神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)[J]. 周家程,丁少杰,張雪娟. 浙江師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(03)
[4]一種基于FPGA的航空發(fā)動機獨立超轉(zhuǎn)保護系統(tǒng)[J]. 蔣文亮,陸千里,于真,朱銀玉,黃金泉. 航空動力學(xué)報. 2016(02)
[5]基于現(xiàn)場可編程門陣列的Hodgkin-Huxley模型神經(jīng)元動作電位的數(shù)值模擬功能實現(xiàn)[J]. 王金龍,逯邁,胡延文,陳小強,潘強強. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(06)
[6]化學(xué)耦合神經(jīng)環(huán)路的震蕩周期[J]. 楊浦,付喆. 福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(06)
[7]基于相關(guān)系數(shù)分析的腦電信號特征選擇[J]. 周金治,唐肖芳. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(04)
[8]一類自突觸作用下神經(jīng)元電路的設(shè)計和模擬[J]. 任國棟,武剛,馬軍,陳旸. 物理學(xué)報. 2015(05)
[9]神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步放電的抗擾特性[J]. 常小龍,丁國良,婁建安. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2014(10)
[10]HR神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)抗脈沖干擾特性的研究[J]. 常小龍,劉尚合,滿夢華,褚杰. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(06)
博士論文
[1]基于腦電的磁刺激穴位復(fù)雜腦功能網(wǎng)絡(luò)研究[D]. 尹寧.河北工業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]仿神經(jīng)元突觸行為的碳納米管晶體管制備技術(shù)的研究[D]. 尹長青.清華大學(xué) 2015
本文編號:3350662
【文章來源】:蘭州交通大學(xué)甘肅省
【文章頁數(shù)】:50 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
神經(jīng)元結(jié)構(gòu)示意圖
動作電位示意圖
化學(xué)突觸結(jié)構(gòu)示意圖
【參考文獻】:
期刊論文
[1]動態(tài)突觸、神經(jīng)耦合與時間延遲對神經(jīng)元發(fā)放的影響[J]. 于文婷,張娟,唐軍. 物理學(xué)報. 2017(20)
[2]基于HH模型的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值模擬與FPGA實現(xiàn)[J]. 聞佳,逯邁,董緒偉,王金龍. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2017(01)
[3]基于短時程突觸可塑性的隨機Hodgkin-Huxely神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)[J]. 周家程,丁少杰,張雪娟. 浙江師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(03)
[4]一種基于FPGA的航空發(fā)動機獨立超轉(zhuǎn)保護系統(tǒng)[J]. 蔣文亮,陸千里,于真,朱銀玉,黃金泉. 航空動力學(xué)報. 2016(02)
[5]基于現(xiàn)場可編程門陣列的Hodgkin-Huxley模型神經(jīng)元動作電位的數(shù)值模擬功能實現(xiàn)[J]. 王金龍,逯邁,胡延文,陳小強,潘強強. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(06)
[6]化學(xué)耦合神經(jīng)環(huán)路的震蕩周期[J]. 楊浦,付喆. 福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(06)
[7]基于相關(guān)系數(shù)分析的腦電信號特征選擇[J]. 周金治,唐肖芳. 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志. 2015(04)
[8]一類自突觸作用下神經(jīng)元電路的設(shè)計和模擬[J]. 任國棟,武剛,馬軍,陳旸. 物理學(xué)報. 2015(05)
[9]神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步放電的抗擾特性[J]. 常小龍,丁國良,婁建安. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2014(10)
[10]HR神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)抗脈沖干擾特性的研究[J]. 常小龍,劉尚合,滿夢華,褚杰. 華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(06)
博士論文
[1]基于腦電的磁刺激穴位復(fù)雜腦功能網(wǎng)絡(luò)研究[D]. 尹寧.河北工業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]仿神經(jīng)元突觸行為的碳納米管晶體管制備技術(shù)的研究[D]. 尹長青.清華大學(xué) 2015
本文編號:3350662
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