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基于有限元-神经元模型的大鼠硬膜外脊髓电刺激仿真研究
临床研究证实,硬膜外脊髓电刺激(ESCS)能促进脊髓损伤后的运动功能恢复,但基本神经机制则需通过动物实验进行研究.在建立大鼠ESCS有限元-神经元组合模型的基础上,仿真L2节段单阴极刺激条件下脊髓组织内的电势分布,确定L1到S1节段背根、腹根纤维和不同深度背柱纤维激活阈值的变化规律,分析纤维位置和刺激脉宽对神经纤维激活阈值的影响.仿真结果发现,距电极近的背根纤维激活阈值低为0.41 V,浅层背柱纤维的激活阈值略高为0.47 V,近腹根纤维的激活阈值高为0.78 V,减小电极-纤维距离有利于脊髓纤维的选择性激活;不同深度背柱纤维的激活阈值随刺激脉宽增加而减小,但脉宽过大导致背柱纤维激活阈值的降幅变小,过长的脉宽使得激活阈值的降幅趋缓,合理选择刺激脉宽有利于激活深层背柱纤维,增加脊髓组织的激活区域,提高ESCS对于深层背柱纤维的募集能力.该仿真结果可为动物实验研究中合理选择刺激参数、提高刺激选择性能提供理论指导.
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关联噪声作用下非线性神经元模型的相干共振
目的 研究在非线性积分点火(NIF)模型中,关联的离子通道噪声和突触噪声共同作用所引起的相干共振现象.同时讨论了离子通道噪声强度、突触噪声强度和噪声关联强度对系统相干共振的影响.方法 运用绝热近似理论和两态模型理论,得到了神经元首次点火概率分布和神经元放电峰峰间隔的变差系数的近似表达式.结果 研究表明,首次点火概率分布和变差系数是突触噪声强度、离子通道噪声强度和两种噪声关联强度的函数.结论 适当的噪声强度和噪声关联强度可以减小神经元发放峰峰间隔的变差系数,使系统的相干性达到大值,从而引起神经元出现相干共振现象.
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海马CA3区联想记忆功能的神经网络建模
背景:海马是一个与记忆相关的重要脑区,在联想记忆中起着关键的作用.海马CA3区是形成联想记忆重要的脑区,它从功能上被分为自联想记忆和异联想记忆.理解记忆的形成和读取需要建立海马功能的详细模型.目的:根据海马CA3区的结构,建立一个海马CA3区功能的详细模型.方法:该模型是一个三层的类Hopfield神经网络,由280个lzhikevich人工神经元组成.以lzhikevich神经元模型做为节点,用Hebbian学习法则调节权值.存给模型的输入加入白噪声的情况下用MATLAB对其仿真.在仿真中,记忆用同步放电序列表示.结果与结论:仿真结果表明,模型的第三层具有异联想记忆功能;模型的第一层和第二层能完成自联想记忆功能.该模型很好的重现了海马CA3区三个子区域的记忆功能.但真实生物神经网络的功能极其动力学特性不可能通过建立一个简单的模型完全理解.该模型由280个神绎元组成,远远小于实际神经元的数量,这也说明所建模型的特性与CA3实际生物神经网络的特性之间还存在很大差距.
