【摘要】：神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,是大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本節(jié)點(diǎn)。神經(jīng)系統(tǒng)對信息的處理是由神經(jīng)元集群共同完成的,其中神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步被認(rèn)為在大腦信息處理過程中發(fā)揮了重要作用。神經(jīng)元之間的突觸連接強(qiáng)度是不相同的,并且隨著生長、學(xué)習(xí)以及記憶等活動而改變,因此生物神經(jīng)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)權(quán)值變化的多層次信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此,有必要對變權(quán)生物神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步進(jìn)行研究,這有助于探索大腦信息處理機(jī)制,對于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病和推動人工智能發(fā)展都具有積極的理論和實(shí)際意義。本文研究的是變權(quán)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步動力學(xué)特性,主要分析了在不同權(quán)重變化規(guī)則下,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各種參數(shù)變化對于網(wǎng)絡(luò)同步動力學(xué)特性的影響。主要工作如下:第一,對經(jīng)典的Hodgkin-Huxley(HH)神經(jīng)元模型進(jìn)行了改進(jìn)。在HH神經(jīng)元模型中引入了一條鈣離子通道,使得改進(jìn)后的神經(jīng)元模型的放電模式由峰放電變?yōu)榱舜胤烹�。第�?利用改進(jìn)后的簇放電HH神經(jīng)元模型建立神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),分別研究了在Oja學(xué)習(xí)律下興奮性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和抑制性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的同步動力學(xué)特性。使用興奮度、平均相位差以及振蕩頻率等特征量分別研究了耦合強(qiáng)度、突觸學(xué)習(xí)率、時(shí)滯以及衰減時(shí)間變化對于網(wǎng)絡(luò)同步動力學(xué)特性的影響。在對興奮性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的研究中,發(fā)現(xiàn)耦合強(qiáng)度以及學(xué)習(xí)率變化對于網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性有著較大的影響。在一定范圍內(nèi),大的耦合強(qiáng)度會降低網(wǎng)絡(luò)的興奮度并且提高網(wǎng)絡(luò)的同步性。學(xué)習(xí)率的增加對于網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元的興奮度是先提高再降低,而對于同步性是先降低再提高。在對抑制性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的研究中,發(fā)現(xiàn)耦合強(qiáng)度以及學(xué)習(xí)率變化對網(wǎng)絡(luò)的興奮度和同步等動態(tài)特性沒有太大的影響。第三,研究了在spike-timing-dependent plasticity(STDP)學(xué)習(xí)規(guī)則下系統(tǒng)參數(shù)變化對Izhikevich神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步動力學(xué)特性的影響。主要研究了恢復(fù)變量參數(shù)變化對于網(wǎng)絡(luò)的同步的影響,發(fā)現(xiàn)恢復(fù)變量的變化對于神經(jīng)元的放電節(jié)律有著非常明顯的調(diào)節(jié)作用。本文對以上研究結(jié)果從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論以及生物學(xué)的角度給出了解釋,對真實(shí)地揭示神經(jīng)元的信息傳遞機(jī)理具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q42

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本文編號：2549035