Morris-Lecar神經(jīng)元的電路實(shí)現(xiàn)與分析.pdf

1、神經(jīng)元是大腦的基本結(jié)構(gòu)和功能單元，對(duì)其特性的研究是腦科學(xué)研究的基礎(chǔ)，對(duì)揭示神經(jīng)信息的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和作用規(guī)律有著重要的作用。傳統(tǒng)的研究方法限于生物試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型的數(shù)值仿真，但是對(duì)于自動(dòng)化學(xué)科來說生物試驗(yàn)花費(fèi)很大，且難以實(shí)現(xiàn)；同時(shí)數(shù)學(xué)仿真在對(duì)復(fù)雜神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分析時(shí)，運(yùn)算速度成了最大的瓶頸。電子神經(jīng)科學(xué)的興起為研究腦科學(xué)提供了一種新的方法，其主要思路是利用電子電路實(shí)現(xiàn)生物神經(jīng)元的基本特性。它可以提供一個(gè)在真實(shí)的環(huán)境中，真實(shí)的時(shí)間尺度下，研究神經(jīng)元

2、特性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特性的物理平臺(tái)，是對(duì)大腦本質(zhì)探索的另一有力手段，為促進(jìn)仿生學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展以及神經(jīng)疾病的治療等方面奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更重要的是它是理論研究成果得以應(yīng)用的必經(jīng)之路。
　　 本文以Morris-Lecar模型為基礎(chǔ)，研究思路如下：
　　 (1)在簡化的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，研究了不同的外部刺激電流參數(shù)下的電壓的振蕩行為，以及對(duì)應(yīng)的相平面特性分析，分析了不同刺激電流對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
　　 (2)通過對(duì)簡化模

3、型的分析，利用電工學(xué)知識(shí)建立了ML模型的電路模型，并利用仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果基本符合生物神經(jīng)元的特性，最后實(shí)現(xiàn)了ML模型的電子神經(jīng)元。通過引入慢變電流的方法實(shí)現(xiàn)了簇放電的電路模型，并分析了慢變電流參數(shù)對(duì)簇放電特性的影響。
　　 (3)化學(xué)突觸是生物大腦中最主要的連接方式，并對(duì)神經(jīng)信息的產(chǎn)生和傳導(dǎo)起著重要的作用，因此同樣利用實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元電路模型的方法，也實(shí)現(xiàn)了化學(xué)突觸的電路模型，并展示了抑制性化學(xué)突觸對(duì)突觸后神經(jīng)