本文關(guān)鍵詞：生物聲吶聲源定向功能的神經(jīng)信息處理機(jī)理研究

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【摘要】：生物神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理能力及高級(jí)功能一直是人類(lèi)希望探究的有待開(kāi)發(fā)的研究領(lǐng)域。作為構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),神經(jīng)元及神經(jīng)回路的研究一直是被關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)積累了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),然而神經(jīng)系統(tǒng)作為生物系統(tǒng)的信息處理中樞,其信息檢測(cè)、編碼、傳輸、處理等基本規(guī)律尚未被了解。近年來(lái)計(jì)算神經(jīng)科學(xué)取得了顯著的進(jìn)展,但仍然停留在對(duì)神經(jīng)元或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的某些具體現(xiàn)象的分析和討論。本文采用Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型,依據(jù)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)構(gòu)建具有聲源定向功能的神經(jīng)回路,對(duì)神經(jīng)回路進(jìn)行仿真分析。將仿真所得的神經(jīng)元輸出脈沖序列運(yùn)用圓映射和符號(hào)動(dòng)力學(xué)理論進(jìn)行符號(hào)化處理,并在符號(hào)空間中研究生物聲吶聲源定位神經(jīng)回路中輸出脈沖序列與包含聲源定向信息的輸入脈沖刺激信號(hào)間的定量關(guān)系。取得的主要研究結(jié)果包括：1.通過(guò)對(duì)單神經(jīng)元的輸入刺激脈沖頻率與輸出脈沖符號(hào)序列的仿真分析,在圓映射具有單調(diào)提升曲線的神經(jīng)元參數(shù)范圍內(nèi),符號(hào)序列與輸入刺激脈沖的頻率增減呈現(xiàn)相同的單調(diào)變化趨勢(shì),且在所討論的參數(shù)范圍中可分辨0.04Hz的頻率變化。2.通過(guò)對(duì)ITD檢測(cè)神經(jīng)回路最小模型的仿真分析,研究在不同刺激頻率下兩側(cè)輸入脈沖信號(hào)的時(shí)間差與輸出脈沖符號(hào)序列存在的單調(diào)關(guān)系,且在所討論的參數(shù)范圍中達(dá)到了10μs的時(shí)間精度。在此基礎(chǔ)上,提出了一種具有ITD檢測(cè)功能的簡(jiǎn)并模型,這種模型包含了Jeffress的經(jīng)典ITD模型的結(jié)構(gòu),而模型中的多層結(jié)構(gòu)中具有的任何一個(gè)ITD檢測(cè)神經(jīng)回路最小模型的檢測(cè)神經(jīng)元都能實(shí)現(xiàn)相同的ITD檢測(cè)功能——這符合Edelman對(duì)簡(jiǎn)并的定義。3.提出了一種ILD檢測(cè)神經(jīng)回路,并以化學(xué)耦合方式實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元間的突觸連接,對(duì)兩側(cè)反映聲源聲強(qiáng)的輸入刺激脈沖頻率的變化情況進(jìn)行仿真研究,同樣存在隨強(qiáng)度差減小,對(duì)應(yīng)的輸出脈沖時(shí)刻滯后的單調(diào)變化關(guān)系。4.結(jié)合ITD、ILD的生理、解剖結(jié)構(gòu),在ILD檢測(cè)神經(jīng)回路的研究中,發(fā)現(xiàn)這種檢測(cè)神經(jīng)回路具有ITD和ILD檢測(cè)的雙重功能,并基于這種檢測(cè)回路的最小模型,提出具有雙重檢測(cè)功能的簡(jiǎn)并神經(jīng)回路,進(jìn)行仿真驗(yàn)證。本文提出了具有簡(jiǎn)并特點(diǎn)的生物聲吶聲源定向的檢測(cè)神經(jīng)回路,并仿真驗(yàn)證其具有定量反映輸入信號(hào)變化的特性,采用符號(hào)空間的距離討論輸出脈沖符號(hào)序列可以區(qū)分非常精細(xì)的輸入信號(hào)變化,而這些變化在神經(jīng)回路中均以輸出脈沖時(shí)刻表示,符合神經(jīng)元的信息處理特征。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q42

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

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本文編號(hào)：1283201