本文關(guān)鍵詞：工作記憶神經(jīng)元集群動(dòng)作電位功能網(wǎng)絡(luò)特性的研究

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【摘要】：研究目的： 工作記憶(Working Memory, WM)是重要的認(rèn)知功能,研究工作記憶腦網(wǎng)絡(luò)功能連接是理解工作記憶機(jī)制的主要突破口之一。為了突出表征工作記憶神經(jīng)信息的功能連接,本論文基于神經(jīng)元集群編碼,構(gòu)建由集群中的神經(jīng)元組成的低維神經(jīng)元集群空間,計(jì)算集群中神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢粫r(shí)空序列(ActionPotentials, APs)的因果值和網(wǎng)絡(luò)信息傳遞效率,為定量、有效地描述工作記憶腦網(wǎng)絡(luò)提供支持。 研究方法： 1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：在SD成年大鼠Y-迷宮工作記憶過程中,應(yīng)用多通道植入式電極陣列在內(nèi)側(cè)前額葉皮層記錄多通道的神經(jīng)電活動(dòng),經(jīng)過高通濾波、峰電位(spike)檢測以及分類處理(spike-sorting),獲取神經(jīng)元群體動(dòng)作電位時(shí)空序列APs。數(shù)據(jù)來自4只大鼠,每只10次的工作記憶數(shù)據(jù)。 2.神經(jīng)元集群頻率編碼：選擇窗寬500ms,移動(dòng)步長125ms的移動(dòng)窗口,依次計(jì)數(shù)每個(gè)窗口內(nèi)的神經(jīng)元發(fā)放頻率,計(jì)算頻率編碼分布。 3.選取集群內(nèi)的神經(jīng)元,構(gòu)建低維神經(jīng)元集群空間：將大鼠Y-迷宮工作記憶任務(wù)行為學(xué)參考點(diǎn)前2s內(nèi)發(fā)放頻率大于平均頻率的神經(jīng)元選取為集群內(nèi)神經(jīng)元,構(gòu)建低維神經(jīng)元集群空間。 4.基于極大似然估計(jì)的APs因果連接：應(yīng)用極大似然估計(jì)方法,計(jì)算動(dòng)作電位在低維神經(jīng)元集群空間的因果連接矩陣和因果平均值Cc,定量描述APs的功能連接。 5.工作記憶腦網(wǎng)絡(luò)信息傳遞效率：基于因果連接值定義因果網(wǎng)絡(luò),計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的全局效率Eglob,定量描述網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞效率。 研究結(jié)果： 1.大鼠Y迷宮工作記憶任務(wù)中神經(jīng)元群體動(dòng)作電位時(shí)空序列APs從1號(hào)大鼠分類獲取到19個(gè)神經(jīng)元的APs,從2號(hào)大鼠分類獲取到23個(gè)神經(jīng)元的APs,從3號(hào)大鼠分類獲取到25個(gè)神經(jīng)元的APs,從4號(hào)大鼠分類獲取到20個(gè)神經(jīng)元的APs。 2.工作記憶神經(jīng)元集群頻率編碼4只大鼠均在工作記憶任務(wù)行為學(xué)參考點(diǎn)前2秒內(nèi)可見明顯的神經(jīng)元集群。 3.構(gòu)建低維神經(jīng)元集群空間 1號(hào)大鼠集群內(nèi)有4個(gè)神經(jīng)元,占所有19個(gè)神經(jīng)元的比例為21.05%；2號(hào)大鼠集群內(nèi)有6個(gè)神經(jīng)元,占所有23個(gè)神經(jīng)元的比例為26.09%；3號(hào)大鼠集群內(nèi)有5個(gè)神經(jīng)元,占所有20個(gè)神經(jīng)元的比例為20%；4號(hào)大鼠集群內(nèi)有6個(gè)神經(jīng)元,占所有20個(gè)神經(jīng)元的比例為30%。分別由4只大鼠集群內(nèi)的神經(jīng)元構(gòu)建低維的神經(jīng)元集群空間 4.工作記憶APs因果連接 4只大鼠神經(jīng)元集群空間APs因果連接平均值C。在工作記憶過程中動(dòng)態(tài)變化,且均在行為學(xué)參考前(1號(hào)和2號(hào)鼠為參考點(diǎn)前第2秒內(nèi),3和4號(hào)鼠為參考點(diǎn)前第1秒內(nèi))達(dá)到最大值。1號(hào)大鼠的Cc值從起始時(shí)期(pre)的1.0745±0.3811增加到峰值時(shí)期的2.5465±0.3617(t檢驗(yàn),p0.05),2號(hào)大鼠的Cc值從起始時(shí)期(pre)的0.5974±0.1132增加到峰值時(shí)期的1.0047±0.0917(t檢驗(yàn),p0.01),3號(hào)大鼠的C。值從起始時(shí)期(pre)的0.6436±0.1752增加到峰值時(shí)期的1.4054±0.1829(t檢驗(yàn),p0.05),4號(hào)大鼠的Cc值從起始時(shí)期(pre)的0.8527±0.2496增加到峰值時(shí)期的2.6502±0.5394(t檢驗(yàn),p0.05)。4只大鼠在低維神經(jīng)元集群空間最大Cc值均較原始空間顯著性增大(t檢驗(yàn),p0.001)。 5.工作記憶APs網(wǎng)絡(luò)全局效率Eglob 4只大鼠神經(jīng)元集群空間APs網(wǎng)絡(luò)全局效率Eglob在工作記憶過程中動(dòng)態(tài)變化,且與Cc在同一時(shí)期達(dá)到最大值。1號(hào)大鼠的Eglob值從起始時(shí)期(pre)的0.2334±0.0926增加到峰值時(shí)期的0.3994±0.0533(t檢驗(yàn),p0.05),2號(hào)大鼠的Eglob值從起始時(shí)期(pre)的0.2167±±0.0441增加到峰值時(shí)期的0.4195±±0.0272(t檢驗(yàn),p0.001),3號(hào)大鼠的Eglob值從起始時(shí)期(pre)的0.1357±±0.0384增加到峰值時(shí)期的0.3746±0.0488(t檢驗(yàn),p0.01),4號(hào)大鼠的Eglob值從起始時(shí)期(pre)的0.2098±±0.0617增加到峰值時(shí)期的0.4861±±0.0339(t檢驗(yàn),p0.01)。4只大鼠在低維神經(jīng)元集群空間最大Eglob值均較原始空間顯著性增大(t檢驗(yàn),p0.001)。 結(jié)論： 1.工作記憶存在神經(jīng)元集群,其稀疏發(fā)放比例小于或等于30%。 2.工作記憶中APs的功能連接增強(qiáng)(C。值增大)和APs網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸效率增強(qiáng)(Eglob增強(qiáng))。 3.集群內(nèi)的神經(jīng)元腦網(wǎng)絡(luò)連接特征能更突出描述工作記憶。
【學(xué)位授予單位】：天津醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R338

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳力超,顧蘊(yùn)輝;神經(jīng)元放電串中所含信息的編碼理論和分析方法[J];生理科學(xué)進(jìn)展;1999年02期

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本文編號(hào)：1214093