隨著神經科學技術的發(fā)展,我們獲得了越來越多的關于大腦的數據。但是如何從這些數據中獲得有用信息,幫助我們理解大腦工作的機制和原理,一直是十分重要的研究課題。本論文主要從真實的神經數據出發(fā),一方面通過擴散張量影像,構建出大腦皮層的結構網絡,研究了不同被試的大腦網絡結構以及其上神經活動的差別、它們和被試認知能力之間的關系,以及噪聲在大腦正常功能中的作用;另一方面使用鼠類海馬區(qū)的局域場電位信號,從中提取了各種時空斑圖特征,研究了它們的神經表征、解碼算法和潛在應用。通過這些研究,試圖從網絡結構、神經活動模擬和神經表征解碼三個方面,幫助我們理解大腦中記憶、學習和認知背后可能的機制。本文的工作和取得的主要成果如下:1.研究了大腦皮層網絡的結構和被試的認知能力（或者智商,IntelligenceQuotient,簡稱IQ）之間的關系,結果發(fā)現,人腦皮層網絡的結構是在效率和能耗之間平衡的結果,這種在效率和能耗之間平衡的傾向性和被試的IQ有著一定的關聯,并且男女群體有著顯著的差別。2.研究了網絡結構和噪聲對大腦上皮層神經活動的影響,結果發(fā)現,網絡結構限制了不同腦區(qū)神經活動激發(fā)的次序,而噪聲則為神經活動模式... 

【文章來源】：華東師范大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：178 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

人類大腦中神經細胞和非神經細胞的數量分布，圖片引自[8]

14第二章神經科學基礎和計算模型方法和結構。下面我們重點來看下大腦的結構。大腦由兩個相互對稱的半球組成，圖2.6(b)展示了從中間切面看到的大腦各個區(qū)域的結構。其中主要組成有[9]：大腦皮層(cerebralcortex)：中樞神經系統(tǒng)中最大的神經整合部位。它在注意力、知覺、思維、記憶、語言和意識等高級認知活動中起著關鍵作用。胼胝體(corpuscallosum)：大腦的一個重要白質帶，含有大量神經纖維，用以連接左右兩個大腦半球，是左右半腦信息傳遞的重要途徑。海馬體(hippocampus)：大腦中重要的信息處理區(qū)域，在從短期記憶到長期記憶的信息鞏固中發(fā)揮著重要作用，同時也是大腦進行空間定位和導航的重要組成部分。此外大腦還包含丘腦(Thalamus)、下丘腦（Hypothalamus）、杏仁核（Amygdala）等其它區(qū)域，在人體生理功能調節(jié)、信息傳遞、情緒和記憶等功能中有著重要的作用。圖2.7:大腦皮層的結構，圖片引自[52]。大腦皮層處于大腦的最外層，大部分神經元的胞體和樹突都分布在平均厚度約為2.5mm(1～4.5mm)的薄層中[53]，在T1w-MRI影像中呈現灰色，又稱為灰質(graymatter)。皮層之下的大部分區(qū)域稱之為白質(whitematter)，主要由遠距離神經元之間連接的軸突鞘纖維束組成，在T1w-MRI影像中呈現淺色。大腦皮層最重要的一個特征就是折疊特性，表面形成了復雜的腦回(gyri)和腦

華東師范大學博士學位論文 15溝(sulci)。通過這種折疊方式極大的增加了大腦皮層的表面積，在相同體積的情況下，可以增加皮層面積，形成更多功能分區(qū)，處理更多不同的信息[54]。這樣的折疊特性在減少大腦能量消耗和提高信息處理能力方面有著重要的意義。此外這些腦溝回也將大腦皮層分成了在結構和功能上不同的各個子區(qū)。


本文編號：3229818