可興奮性生物細胞的若干非線性動力學問題的研究.pdf

1、可興奮細胞是指能夠響應外界刺激，并產生和向周圍細胞傳遞動作電勢的細胞?？膳d奮細胞包括神經元細胞，心肌細胞等。這類細胞擔當著生物電信號產生，傳遞和加工的功能。盡管不同的可興奮細胞在功能和形態(tài)上差異很大，但在動力學行為上屬于同一類。本文通過計算機模擬方法，研究了目前可興奮性細胞動力學研究中的幾個熱點問題。主要分為兩個方面。一方面是神經系統(tǒng)離子通道噪聲對神經系統(tǒng)動力學行為的影響。另一方面是心臟中螺旋波的控制。 首先介紹了可興奮性細胞的

2、基本生理學性質(第一章)。緊接著介紹了可興奮性細胞數(shù)值模擬所用的常用模型(第二章)，這里根據(jù)我們所研究內容，著重介紹了隨機HH神經元的兩種常用模擬方法，并介紹了我們基于Morris-Lecar模型提出的心肌細胞的模擬方法。 在第三章中，討論了離子通道噪聲對神經元同步行為的影響。我們發(fā)現(xiàn)，離子通道噪聲會以不同的方式來影響耦合神經元的同步。在耦合強度較大時，離子通道噪聲傾向于破壞其同步行為。而在耦合強度較小時，離子通道噪聲卻可以誘導

3、并增強神經元間的同步。 第四章討論了利用離子通道噪聲檢測閾下信號的可行性。首先分析了隨機HH神經元對閾下脈沖信號的響應。然后用一個簡單的信號檢測圖景衡量了單個隨機神經元檢測閾下信號的能力，發(fā)現(xiàn)單個隨機神經元檢測閾下信號的能力有限。進而提出了一個隨機神經元網絡，應用此網絡能夠實現(xiàn)閾下信號的可靠檢測。從概率論出發(fā)給出了其基本原理，并討論了這一檢測方案的實際應用價值。 在第五章中，在基于Morris-Lecar模型的心肌細胞組