本文關(guān)鍵詞：工作記憶LFP網(wǎng)絡(luò)和spike網(wǎng)絡(luò)協(xié)同機(jī)制的研究

  更多相關(guān)文章： 大鼠 工作記憶 局部場電位網(wǎng)絡(luò) 鋒電位網(wǎng)絡(luò) 典型相關(guān)分析 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同

【摘要】：研究目的:工作記憶是重要的認(rèn)知功能,從神經(jīng)信息連接網(wǎng)絡(luò)的角度研究工作記憶的機(jī)制是神經(jīng)科學(xué)研究的前沿科學(xué)問題。本論文以大鼠Y迷宮工作記憶為研究對象,研究工作記憶責(zé)任腦區(qū)(前額葉皮層)兩種不同模態(tài)的神經(jīng)信號局部場電位(local field potential,LFP)和鋒電位(spike)在工作記憶過程中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同機(jī)制。為研究工作記憶的機(jī)制提供新思路。研究方法:1.大鼠Y迷宮工作記憶行為學(xué)實(shí)驗(yàn):雄性SD成年大鼠6只,體重300-350g,通過Y迷宮工作記憶任務(wù)訓(xùn)練,直到工作記憶行為達(dá)到學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)(連續(xù)兩天行為學(xué)正確率超過85%)。2.獲取大鼠工作記憶過程中LFPs和spikes:應(yīng)用在體多通道微電極陣列記錄技術(shù),記錄大鼠在工作記憶過程中前額葉皮層神經(jīng)電活動,從中獲取16通道局部場電位(LFPs)和鋒電位(spikes)數(shù)據(jù)。3.時(shí)頻分析與工作記憶主要頻率分量的提取:通過LFPs時(shí)頻分析得到工作記憶主頻段為θ頻段,應(yīng)用帶通濾波提取LFPθ分量。4.構(gòu)建工作記憶LFPθ分量網(wǎng)絡(luò):應(yīng)用定向傳遞函數(shù)(directed transfer functional,DTF),計(jì)算LFPθ分量的連接矩陣,基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的DTF值構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。5.構(gòu)建工作記憶spike網(wǎng)絡(luò):應(yīng)用極大似然估計(jì)(maximum likelihood estimation,MLE),計(jì)算鋒電位的連接矩陣,基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的因果值構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。6.工作記憶過程中LFP網(wǎng)絡(luò)和spike網(wǎng)絡(luò)的典型相關(guān)分析:在工作記憶過程中,采用滑動窗口計(jì)算LFP網(wǎng)絡(luò)和spike網(wǎng)絡(luò)間的典型相關(guān)值(canonical correlation,CC),定量描述這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)在工作記憶過程中的協(xié)同機(jī)制。研究結(jié)果:1.工作記憶過程中LFP時(shí)頻分布:工作記憶LFP的θ頻段的能量高于其他頻段,θ分量的能量峰值出現(xiàn)在工作記憶行為學(xué)參考點(diǎn)前。2.工作記憶過程中LFPθ分量網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性:工作記憶過程中LFP的連接矩陣(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)矩陣)是動態(tài)變化的,矩陣平均值DTF在工作記憶行為學(xué)參考點(diǎn)之前增加并達(dá)到峰值,之后下降。3.工作記憶過程中spike網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性:工作記憶過程中spike的連接矩陣(網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)矩陣)是動態(tài)變化的,連接矩陣平均值GC在工作記憶行為學(xué)參考點(diǎn)之前增加并達(dá)到峰值,之后下降。4.工作記憶過程中LFP網(wǎng)絡(luò)和spike網(wǎng)絡(luò)的典型相關(guān)值的動態(tài)特性:工作記憶過程中LFP網(wǎng)絡(luò)和spike網(wǎng)絡(luò)間的典型相關(guān)值(CC)是動態(tài)變化的,CC曲線在行為學(xué)參考點(diǎn)之前逐漸增加并達(dá)到峰值,之后開始下降。最大值出現(xiàn)在工作記憶行為學(xué)參考點(diǎn)前1秒內(nèi),依次為:0.7265?0.0106、0.6998?0.0129、0.7150?0.0207、0.6620?0.0126、0.6602?0.0088、0.6231?0.0121(均值?標(biāo)準(zhǔn)誤)。6只大鼠在工作記憶狀態(tài)下的CC值(0.8436?0.0102)顯著高于靜息狀態(tài)下的CC值(0.3291?0.0121)(t檢驗(yàn),p0.01)。研究結(jié)論:1.工作記憶過程中,前額葉皮層LFP的能量主要分布在θ頻段。2.工作記憶過程中,前額葉皮層LFP網(wǎng)絡(luò)、spike網(wǎng)絡(luò)的連接增強(qiáng),均在工作記憶行為學(xué)參考點(diǎn)以前達(dá)到最大值。3.工作記憶過程中,前額葉皮層LFP網(wǎng)絡(luò)和spike網(wǎng)絡(luò)的典型相關(guān)協(xié)同增強(qiáng),在工作記憶行為學(xué)參考點(diǎn)前達(dá)到最大值。工作記憶的神經(jīng)信息網(wǎng)絡(luò)機(jī)制:兩種模態(tài)神經(jīng)信息LFP和spike網(wǎng)絡(luò)的連接增強(qiáng),LFP網(wǎng)絡(luò)與spike網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同性增強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：大鼠 工作記憶 局部場電位網(wǎng)絡(luò) 鋒電位網(wǎng)絡(luò) 典型相關(guān)分析 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R338.64
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 縮略語/符號說明12-13
• 一、前言13-19
• 1.1 研究背景13-18
• 1.1.1 工作記憶13-14
• 1.1.2 兩種不同模態(tài)的神經(jīng)信號及其對工作記憶的編碼14-16
• 1.1.3 神經(jīng)信息的網(wǎng)絡(luò)連接與網(wǎng)絡(luò)化的腦16-18
• 1.2 研究目的18
• 1.3 研究內(nèi)容18-19
• 二、原理和方法19-33
• 2.1 大鼠Y迷宮工作記憶中兩種模態(tài)神經(jīng)信號的獲取20-27
• 2.1.1 工作記憶大鼠Y迷宮行為學(xué)測試實(shí)驗(yàn)20-22
• 2.1.2 大鼠前額葉在體植入多通道微電極陣列22-24
• 2.1.3 多通道局部場電位與鋒電位的獲取24-27
• 2.2 工作記憶局部場電位 θ 分量網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建27-30
• 2.2.1 信號預(yù)處理27-28
• 2.2.2 局部場電位時(shí)頻分析與工作記憶主要頻率分量的提取28
• 2.2.3 工作記憶局部場電位 θ 分量的因果連接矩陣28-29
• 2.2.4 構(gòu)建工作記憶局部場電位 θ 分量網(wǎng)絡(luò)29-30
• 2.3 工作記憶鋒電位網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建30-31
• 2.3.1 工作記憶鋒電位的因果連接矩陣30-31
• 2.3.2 構(gòu)建工作記憶鋒電位網(wǎng)絡(luò)31
• 2.4 工作記憶局部場電位網(wǎng)絡(luò)和鋒電位網(wǎng)絡(luò)的典型相關(guān)31-32
• 2.4.1 典型相關(guān)分析的基本原理31-32
• 2.4.2 工作記憶LFP網(wǎng)絡(luò)與spike網(wǎng)絡(luò)的典型相關(guān)分析32
• 2.5 結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析32-33
• 三、結(jié)果33-55
• 3.1 大鼠工作記憶行為學(xué)結(jié)果及電極植入位置的組織切片驗(yàn)證33-36
• 3.1.1 大鼠Y迷宮工作記憶行為學(xué)結(jié)果33-34
• 3.1.2 微電極陣植入位置的組織切片驗(yàn)證34-36
• 3.2 局部場電位的時(shí)頻分布36-40
• 3.2.1 工作記憶局部場電位36
• 3.2.2 工作記憶局部場電位的時(shí)頻分布36-38
• 3.2.3 工作記憶局部場電位 θ 分量38-40
• 3.3 大鼠工作記憶局部場電位 θ 分量網(wǎng)絡(luò)40-47
• 3.3.1 局部場電位的因果連接40-43
• 3.3.2 工作記憶過程中局部場電位 θ 分量網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性43-46
• 3.3.3 工作記憶狀態(tài)局部場電位 θ 分量網(wǎng)絡(luò)的連接矩陣46-47
• 3.4 大鼠工作記憶鋒電位網(wǎng)絡(luò)47-52
• 3.4.1 鋒電位的因果連接47-48
• 3.4.2 工作記憶過程中鋒電位網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性48-51
• 3.4.3 工作記憶狀態(tài)鋒電位網(wǎng)絡(luò)的連接矩陣51-52
• 3.5 大鼠工作記憶局部場電位和鋒電位的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同52-55
• 3.5.1 工作記憶局部場電位網(wǎng)絡(luò)和鋒電位網(wǎng)絡(luò)之間典型相關(guān)值的動態(tài)特性4052-54
• 3.5.2 工作記憶和靜息狀態(tài)局部場電位網(wǎng)絡(luò)和鋒電位網(wǎng)絡(luò)典型相關(guān)值比較42四、結(jié)論與討論54-55
• 四、討論與結(jié)論55-64
• 4.1 討論55-62
• 4.1.1 從LFP網(wǎng)絡(luò)與spike網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同來理解工作記憶的機(jī)制55-56
• 4.1.2 工作記憶行為學(xué)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)LFP和spike的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同性56-59
• 4.1.3 關(guān)于隨機(jī)重排假設(shè)檢驗(yàn)59-62
• 4.1.4 關(guān)于工作記憶局部場電位 γ 頻帶62
• 4.1.5 關(guān)于工作記憶中各鼠的差異62
• 4.2 結(jié)論62-64
• 五、總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-76
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明76-78
• 綜述78-90
• 綜述參考文獻(xiàn)86-90
• 致謝90

【共引文獻(xiàn)】

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1 涂q，

本文編號：642100