神經(jīng)系統(tǒng)的基本功能主要有接收、整合和傳遞信息,包括細胞內(nèi)的信號傳導和細胞之間的信息傳遞,而神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單位,一直以來神經(jīng)元都是科學研究的熱門課題。在實際中,神經(jīng)元處于非常復雜的環(huán)境中,受到各種不同的外界刺激和鄰近神經(jīng)元的影響,但仍然能協(xié)調(diào)神經(jīng)系統(tǒng),使其適應各種復雜的生物環(huán)境并且使機體運轉(zhuǎn)正常。為了模擬神經(jīng)元的這種適應機制,我們在不同神經(jīng)元模型中加入了各種外部刺激,來研究神經(jīng)元在電磁感應以及噪聲等的影響下的動力學響應。首先基于Fitzhugh-Nagumo心肌細胞模型,用磁通量描述電磁輻射來研究電活動模式的轉(zhuǎn)變。在電磁輻射存在下,通過設置不同的膜電位反饋調(diào)制參數(shù),在膜電位的采樣時間序列中可以觀察到適當?shù)膭恿W和功能響應。然后在Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型中加入電磁輻射,用磁通量來描述電磁場效應,用憶阻器來實現(xiàn)膜的耦合,并加入噪聲來研究神經(jīng)元的放電活動和隨機響應,神經(jīng)元出現(xiàn)多模態(tài)的放電活動,這與神經(jīng)元的記憶效應和自適應有關(guān)。接著基于Hindmarsh-Rose神經(jīng)元模型,將高頻和低頻信號同時作用在神經(jīng)元上,分別改變混頻信號的振幅、頻率、相位等參數(shù),神經(jīng)元會出現(xiàn)多重模式的放電行為。進一步基于亥姆霍茲定理,計算系統(tǒng)的哈密頓能量來證明能量對神經(jīng)元放電活動的模式選擇的依賴。最后基于簡并光學參量振蕩器模型,調(diào)節(jié)模型參數(shù)出現(xiàn)簇放電行為,并在其中兩個參數(shù)區(qū)域下計算李亞普諾夫指數(shù)的分布情況,改變輸入場的振幅來誘發(fā)出現(xiàn)不同的放電模式,最后加入噪聲來研究簡并光學參量振蕩器的次諧波與基波之間的轉(zhuǎn)變,幫助理解由電磁輻射引起的神經(jīng)元電活動模式之間轉(zhuǎn)換的潛在機制。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O175
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 神經(jīng)元及神經(jīng)元模型簡介
    1.2 神經(jīng)元的電生理特性
    1.3 神經(jīng)元動力學行為的研究進展
    1.4 本文研究意義及創(chuàng)新
第2章 電磁感應和噪聲下神經(jīng)元的放電行為分析
    2.1 電磁輻射和噪聲下神經(jīng)元數(shù)學模型的描述
    2.2 數(shù)值結(jié)果和分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 電磁輻射下心肌細胞對電活動模式的選擇
    3.1 電磁輻射下神經(jīng)元數(shù)學模型的描述
    3.2 數(shù)值結(jié)果與討論
    3.3 本章小結(jié)
第4章 多通道信號下能量對神經(jīng)元放電活動模式的依賴
    4.1 外界刺激電流和噪聲下神經(jīng)元的數(shù)學模型的建立
    5.2 數(shù)值結(jié)果及討論
    4.3 本章小結(jié)
第5章 噪聲下簡并光學參量振蕩器的簇放電行為
    5.1 噪聲下簡并光學參量振蕩器數(shù)學模型的建立
    5.2 數(shù)值結(jié)果和討論
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀碩士期間所發(fā)表的學術(shù)論文

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本文編號：2840594