腦神經(jīng)電活動(dòng)仿真模型的研究.pdf

1、經(jīng)電活動(dòng)仿真模型的研究摘要神經(jīng)電的動(dòng)態(tài)仿真屬于神經(jīng)計(jì)算科學(xué)的范疇.對(duì)可興奮性神經(jīng)元的同步振蕩及其傳導(dǎo)以及神經(jīng)電活動(dòng)正問題的研究是論文的主要內(nèi)容.電工理論中的電路和電場(chǎng)計(jì)算方法以及自動(dòng)控制理論中的非線性和復(fù)雜性的方法是論文的主要手段.該研究有利于認(rèn)識(shí)神經(jīng)元耦合形成的復(fù)雜動(dòng)態(tài)活動(dòng),解釋諸如癲癇發(fā)作等異常神經(jīng)活動(dòng)的機(jī)理,因?yàn)榭膳d奮神經(jīng)元的同步振蕩和傳導(dǎo)是癲癇發(fā)作的重要特征.論文的主要工作分以下三方面:第一:神經(jīng)異常振蕩的同步.首先以Chay模

2、型為基礎(chǔ)建立了兩個(gè)神經(jīng)元電突觸耦合模型,研究了不同電突觸耦合強(qiáng)度對(duì)兩個(gè)神經(jīng)元同步振蕩的影響;其次,研究了可興奮神經(jīng)元組成的二維網(wǎng)絡(luò)的同步振蕩;最后,應(yīng)用李雅普諾夫指數(shù)和相圖分析了同步振蕩的非線性,應(yīng)用近似熵分析了同步振蕩的復(fù)雜性.結(jié)果表明:電突觸達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)神經(jīng)元群才能同步振蕩,這種活動(dòng)是混沌和復(fù)雜的;同一網(wǎng)絡(luò)中異常節(jié)律較嚴(yán)重的神經(jīng)元活動(dòng)的非線性和復(fù)雜性要強(qiáng)于異常節(jié)律較輕微的神經(jīng)元;突觸耦合強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)的神經(jīng)元活動(dòng)的非線性和復(fù)雜性要強(qiáng)于

3、其在突觸耦合強(qiáng)度較弱時(shí)的.第二:神經(jīng)異常振蕩傳導(dǎo)對(duì)其它異常振蕩和動(dòng)作電位的影響.論文建立了從離子通道出發(fā)的時(shí)域二維偏微分方程,來研究電突觸對(duì)異常振蕩傳導(dǎo)特性的影響,模型的解法采用了時(shí)域有限差分隱式格式和非線性常微分方程的數(shù)值方法,并應(yīng)用李雅普諾夫指數(shù)和相圖分析了異常振蕩傳導(dǎo)中的非線性,近似熵分析其復(fù)雜性.首先,研究了不同電突觸耦合強(qiáng)度下,在網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)中的較嚴(yán)重異常的神經(jīng)振蕩對(duì)周圍較輕微異常的神經(jīng)振蕩的影響.結(jié)果表明:只有電突觸耦合達(dá)到一定

4、強(qiáng)度時(shí),異常振蕩才能傳導(dǎo)并引起神經(jīng)元的同步振蕩;傳導(dǎo)活動(dòng)是混沌和復(fù)雜的;在突觸耦合強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)的神經(jīng)元活動(dòng)的非線性和復(fù)雜性要強(qiáng)于其在突觸強(qiáng)度較弱時(shí)的.其次,研究了不同電突觸耦合強(qiáng)度下,在網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)中的較嚴(yán)重異常的神經(jīng)振蕩對(duì)周圍正常神經(jīng)元產(chǎn)生的動(dòng)作電位的影響.結(jié)果表明:電突觸耦合強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí),異常的神經(jīng)振蕩使得周圍正常神經(jīng)元的動(dòng)作電位發(fā)生振蕩,動(dòng)作電位由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)為混沌狀態(tài),復(fù)雜性增強(qiáng),但隨著動(dòng)態(tài)過程的進(jìn)行,發(fā)出動(dòng)作電位的神經(jīng)元產(chǎn)生新節(jié)律的能力