神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的格蘭杰因果關(guān)系研究.pdf

1、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是研究大腦功能的重要基礎(chǔ)。在能給出有向網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系的數(shù)學(xué)方法中，格蘭杰因果關(guān)系（Granger Causality,簡(jiǎn)稱(chēng)G C)以其原理簡(jiǎn)單、容易使用、有現(xiàn)成軟件、適用范圍廣、一定條件下有良好的解釋等優(yōu)勢(shì)而在眾多網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的方法中占有一席之地。然而，將基于線(xiàn)性模型的GC直接應(yīng)用在動(dòng)力學(xué)呈非線(xiàn)性的神經(jīng)元系統(tǒng)上違背了 GC基本模型的假設(shè)。盡管如此，在神經(jīng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究中G C仍是常用分析方法，并且數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明，在某種條件下GC

2、似乎能重構(gòu)出正確的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)。本課題針對(duì)這一矛盾，研究和分析基于GC的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)用于模型神經(jīng)元的適用性。通過(guò)數(shù)值模擬整合發(fā)放神經(jīng)元模型和Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型，發(fā)現(xiàn)在各種輸入條件和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，G C能以很高的正確率重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步在理論上對(duì)G C和神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)發(fā)放響應(yīng)特點(diǎn)作更細(xì)致的分析，建立了神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)-放電觸發(fā)平均-殘差協(xié)方差-GC的相互聯(lián)系，闡明了重構(gòu)成功的原因。作為擴(kuò)展，對(duì)GC在實(shí)際神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的一些問(wèn)題進(jìn)