視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞電活動的相關(guān)性分析.pdf

1、視覺信息的初級處理發(fā)生在視網(wǎng)膜，視網(wǎng)膜將外界視覺刺激的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞上形成動作電位，經(jīng)視神經(jīng)進(jìn)一步向中樞傳遞。研究神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的響應(yīng)特性和編碼方式對了解視覺神經(jīng)系統(tǒng)的工作機(jī)制有著重要的意義。本論文以小雞和牛蛙視網(wǎng)膜為標(biāo)本，分析多電極記錄系統(tǒng)同步記錄的多個神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的電活動，探討它們在不同刺激特性下的相關(guān)性活動特性。
　　主要內(nèi)容分為兩部分：第一部分基于已有的小雞視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在二值偽隨機(jī)棋盤格和自然刺激下的電活動

2、數(shù)據(jù)，通過互相關(guān)函數(shù)和Lempel-Ziv距離兩種相關(guān)性分析方法，分別計算了放電序列之間的時間同步性和放電模式相似度，考察了單個神經(jīng)元在兩類刺激下不同的響應(yīng)特性，以及神經(jīng)元之間的協(xié)同放電活動。結(jié)果顯示，單個神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在二值偽隨機(jī)棋盤格和自然刺激下有著不同的放電模式，自然刺激下神經(jīng)元群體的放電時間同步性更高，放電模式也更相似?；ハ嚓P(guān)函數(shù)反映的神經(jīng)元放電同步性和神經(jīng)元的生理連接結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，Lempel-Ziv距離衡量的放電模式相似度更明顯

3、地反映出了刺激引起的神經(jīng)元響應(yīng)差異。從結(jié)果可以看出，神經(jīng)元能夠動態(tài)調(diào)整放電模式與群體協(xié)同活動模式，以此編碼不同特性的刺激信息。
　　第二部分設(shè)計并實(shí)施了牛蛙視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的多電極胞外記錄實(shí)驗(yàn)，考察它們對刺激不同統(tǒng)計特征的編碼特性。單個神經(jīng)元的放電頻率與時間響應(yīng)特性可以顯著反映出低階刺激統(tǒng)計量，如平均光強(qiáng)和對比度的差異。但神經(jīng)元對于復(fù)雜刺激的識別能力不僅于此，因此本論文進(jìn)一步考察了神經(jīng)元對偏度、峰度兩種高階刺激統(tǒng)計量的識別能力，以

4、及神經(jīng)元相關(guān)性活動中所攜帶的刺激統(tǒng)計特征。結(jié)果顯示，單個神經(jīng)元在不同偏度、峰度刺激下的響應(yīng)差異較不明顯；而神經(jīng)元群體的相關(guān)性活動能夠明顯表達(dá)出高低偏度刺激的差異，并且當(dāng)參與群組的神經(jīng)元數(shù)量越多時，相關(guān)活動所能反映出的刺激差異越明顯。這一結(jié)果說明了神經(jīng)元相關(guān)性活動對復(fù)雜刺激有更強(qiáng)的處理能力，編碼可靠性也更高。
　　相比單個神經(jīng)元的電活動對刺激信息的表達(dá)能力，神經(jīng)元群體相關(guān)性活動能夠更加清晰地反映出刺激特性，神經(jīng)元之間通過群體協(xié)同編碼