本文選題：內(nèi)生場 + 海馬核團(tuán)　； 參考：《天津大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：最近研究表明,在胞外空間產(chǎn)生的電勢波動即內(nèi)生電場,不僅能夠作為神經(jīng)活動的觀察窗口,還能夠作為神經(jīng)元之間的非突觸耦合方式反饋回細(xì)胞膜上,進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)行為。例如,低鈣狀態(tài)下胞外阻抗增加,內(nèi)生場增強,這有可能是產(chǎn)生癲癇樣放電的主要原因,而且相對強度很低的電場的效應(yīng)也可以通過網(wǎng)絡(luò)之間的交互得到放大。海馬是大腦有關(guān)學(xué)習(xí)和記憶的重要組織,因此本文以海馬核團(tuán)為研究對象,研究內(nèi)生場對海馬核團(tuán)節(jié)律的影響。本文根據(jù)不同的研究目的建立了兩種海馬核團(tuán)模型,首先以海馬椎體神經(jīng)元為研究對象,以平均場模型簡化內(nèi)生場,建立了神經(jīng)元之間化學(xué)突觸耦合與電突觸耦合同時存在且形成小世界連接、內(nèi)生場全局耦合的海馬核團(tuán),研究了內(nèi)生場對海馬核團(tuán)檢測弱信號的影響。研究發(fā)現(xiàn)作為神經(jīng)元之間一種普遍存在且非常重要的非突觸耦合方式,內(nèi)生場耦合能夠促進(jìn)混雜耦合集群對于外部弱信號的檢測,并且這種促進(jìn)作用隨著內(nèi)生場耦合強度的增大而增強。本文從集群放電的角度分析了隨機共振傳遞信息的機制,并且發(fā)現(xiàn)內(nèi)生場耦合能夠在沒有噪聲和外界刺激的情況下獨立引發(fā)放電,且這種耦合能夠在集群傳遞弱信號的過程中作為類似于噪聲的驅(qū)動源,在沒有噪聲的情況下驅(qū)動集群傳遞弱信號,而這種現(xiàn)象在化學(xué)突觸和電突觸中不會出現(xiàn)。其次以海馬椎體神經(jīng)元(興奮性神經(jīng)元)與中間神經(jīng)元(抑制性神經(jīng)元)為研究對象,以外加電場模擬內(nèi)生場,建立了興奮性與抑制性神經(jīng)元共同存在的海馬核團(tuán),研究不同幅值不同頻率的外電場通過內(nèi)生場耦合對神經(jīng)元電活動的影響。發(fā)現(xiàn)弱外電場對于網(wǎng)絡(luò)節(jié)律具有調(diào)制作用,尤其是在施加與原網(wǎng)絡(luò)具有相同頻率的正弦信號時,網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了次諧波振蕩。本文研究了內(nèi)生場對集群傳遞和檢測弱信號的作用,并分析了其作用機制,同時研究了不同直流電場和交流電場下海馬核團(tuán)節(jié)律的變化。對揭示外界電磁場對大腦神經(jīng)元的作用機制有重大意義,同時也為癲癇的電磁刺激治療提供了理論依據(jù)。
[Abstract]:Recent studies have shown that the potential fluctuations generated in the extracellular space, the endogenous electric field, can not only serve as the observation window of neural activity, but also can be fed back to the cell membrane as a non-synaptic coupling between neurons. Then the dynamic behavior of the network is affected. For example, the increase of extracellular impedance and the enhancement of endogenous field in low calcium state may be the main cause of epileptoid discharge, and the effect of electric field with low relative intensity can be amplified by interaction between networks. Hippocampus is an important organization of learning and memory in the brain. Therefore, the effect of endogenous field on the rhythm of hippocampal nucleus is studied in this paper. In this paper, two kinds of hippocampal nucleus models were established according to different research purposes. Firstly, the hippocampal neurons were taken as the research objects, and the mean field model was used to simplify the endogenous field. The hippocampal nuclei with small world connections and global coupling of endogenous fields were established, and the effects of endogenous fields on the weak signal detection of hippocampal nuclei were studied. It is found that as a common and important non-synaptic coupling between neurons, endogenous field coupling can promote the detection of external weak signals in hybrid coupled clusters. Moreover, the effect of this kind of promotion increases with the increase of the coupling strength of the endogenetic field. In this paper, the mechanism of stochastic resonance transmission information is analyzed from the point of view of cluster discharge, and it is found that endogenous field coupling can trigger discharge independently without noise and external stimulation. And this coupling can be used as a noise-like driving source in the process of transmitting weak signals in clusters, and it can drive the transmission of weak signals in clusters without noise, but this phenomenon does not occur in chemical and electrical synapses. Secondly, the neurons (excitatory neurons) and intermediate neurons (inhibitory neurons) of hippocampal vertebrae were used to simulate the endogenetic field, and the hippocampal nuclei of excitatory and inhibitory neurons were established. The effect of external electric field with different amplitudes and different frequencies on the electrical activity of neurons through endogenous field coupling was studied. It is found that the weak external electric field modulates the rhythm of the network, especially when the sinusoidal signal with the same frequency as the original network is applied, the sub-harmonic oscillation occurs in the network. In this paper, the effects of endogenetic fields on the transmission and detection of weak signals in clusters are studied, and the mechanism of action is analyzed. At the same time, the rhythm of hippocampal nuclei under different DC and AC fields is studied. It is of great significance to reveal the mechanism of external electromagnetic field acting on brain neurons, and it also provides a theoretical basis for the treatment of epilepsy by electromagnetic stimulation.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R338

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本文編號：2085266