基于HR神經(jīng)元放電模型及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步問題的研究.pdf

1、研究人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通訊和協(xié)調(diào)運作，是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn)之一，而人腦神經(jīng)元的建模仿真是對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通訊和協(xié)調(diào)運作的基礎(chǔ)。從上個世紀(jì)初到本世紀(jì)，生理學(xué)家和數(shù)學(xué)家等提出不同的神經(jīng)元模型，但各神經(jīng)元基礎(chǔ)不盡相同，各有利弊。神經(jīng)元有多種數(shù)學(xué)模型，有 Hogukin-Huxley、Hindmarsh-Rose等，我們之所以選擇HR模型，是因為Hindmarsh-Rose神經(jīng)元可以描述幾種可興奮細(xì)胞生物物理模型的特性且具有相對簡單的方程形式，而

2、且是一種基于電生理特性而提出的神經(jīng)元模型，而Hogukin-Huxley模型只是從生理學(xué)及化學(xué)的角度描述了神經(jīng)元的特性，無法在計算機(jī)上對神經(jīng)元進(jìn)行建模仿真，從而電路實現(xiàn)。
　　本論文首先對單個 HR神經(jīng)元的放電模式進(jìn)行了研究，對神經(jīng)元進(jìn)行 matlab建模仿真，討論了模型中兩個主要的放電模型控制參數(shù)r和輸入電流I對神經(jīng)元發(fā)放電模型的影響，其次研究了神經(jīng)元編碼序列，模型控制參數(shù)r和輸入電流I對放電頻率及編碼效果的影響進(jìn)行仿真，分別從

3、非序列間隔直方圖、散點圖和回歸映射圖對神經(jīng)元編碼進(jìn)行了仿真。
　　此外，在HR神經(jīng)元模型中可以看到爆發(fā)性的混沌現(xiàn)象，Dhamala等學(xué)者發(fā)現(xiàn)了某一時間延遲在低耦合強(qiáng)度下可以提高HR神經(jīng)元的同步。本文先在先前學(xué)者研究的基礎(chǔ)上分別研究了完全連接、星形連接及最鄰近域連接三種HR神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特性及時延參數(shù)τ和網(wǎng)絡(luò)耦合強(qiáng)度α對神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)同步的影響，給出了不同網(wǎng)絡(luò)類型下可以增強(qiáng)神經(jīng)元同步效果的時延和耦合強(qiáng)度范圍。此外，本文進(jìn)一步研究了在特定的完