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[硕士论文] 陈安东
生物医学工程 电子科技大学 2015(学位年度)
摘要:生物神经网络系统控制生物体的呼吸、运动等复杂行为,生物体处理信息主要是依靠生物神经网络系统来完成的,因此对生物神经元网络的神经计算机制的研究是一个非常重要的研究领域。随着对生物神经计算机制的研究越来越深入,研究者最近发现神经元响应的去相关性能够加强神经元之间信息的传达能力,而且乙酰胆碱和注意也都可以通过神经元的去相关来加强信息的传达能力。但是这种神经元响应去相关背后潜在的神经计算机制到目前为止仍然有许多不清楚的地方。
  研究发现大脑皮层视觉区域类胆碱物质的输入能够促进生长激素抑制素抑制性神经元(Somatostatin-expressing inhibitory neurons,Som)的表达,这进一步抑制小清蛋白抑制性神经元(Parvalbumin-expressing inhibitory neurons,Pv)的表达。由于Pv抑制性神经元表达变弱,进而会减弱Pv抑制性神经元对椎体兴奋性神经元(Pyramidal neurons,Pyr)表达的抑制。本文基于这一神经计算生理机制,构建了一种乙酰胆碱促进神经元响应去相关的神经网络计算模型。通过无Som神经元模型的理论分析与仿真结果,我们发现在兴奋性神经元与抑制性神经元突触连接强度参数空间下,该模型存在强赢者通吃与弱赢者通吃两个工作区域。通过有Som神经元模型的理论分析与仿真结果,我们发现在兴奋性与抑制性神经元突触连接强度某参数空间下当神经元Som的增益增加时,两群兴奋性神经元Pyr的相关系数出现显著性下降。通过实验结果分析表明我们构建的神经计算模型与乙酰胆碱促进神经元响应去相关这一生理现象是相吻合的。
  本文将乙酰胆碱促进神经元响应去相关的神经计算机制用数学模型表示出来,该模型不但取得了比较满意的成果,更重要的是为乙酰胆碱促进神经元响应去相关机制的研究做出了相应的贡献。
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