一类前包钦格复合体单房室模型的动力学分析

目的:呼吸节律的产生部位和原理一直是神经生物学研究领域中的热门课题。近年来的研究表明,延髓中一个被称为前包钦格复合体(Pre-B觟tzinger complex,PBC)的区域在哺乳动物呼吸节律的产生中起着关键作用。方法:本文通过对一类前包钦格复合体神经元的单房室模型的研究,使用Matlab软件对非线性微分方程进行神经元单房室模型的构建,结合龙格库塔方法,从非线性动力学角度对模型的不同参数的一定范围的变化进行数值分析,考察其蕴含的动力学特性。结果:通过改变单房室模型的不同电生理参数,如离子平衡电位、电容、电导等,得到模型中的全发放、簇发放或者混沌状态,尤其是通过同时调整持续钠电导和依赖钙离子的内质网通道蛋白浓度,可得到明显的加周期和倍周期分岔现象。结论:结合膜电位发放图和峰峰间距图对模型的非线性动力学特性进行分析,并由模型数值分析结果探讨其信号传递和节律编码的规律,为呼吸节律的调控机制提供线索,也为进一步揭示呼吸节律的产生机理提供了重要的参考价值。     

小脑皮层神经回路及其功能作用(英文)

目的利用小脑的生理结构构造模拟小脑网络回路,研究小脑皮层不同神经细胞的电位发放、外界刺激对小脑皮层细胞的影响以及各类细胞电位发放模式等。方法与结果利用神经元的多房室模型和NEURON软件,研究不同输入刺激对蒲肯野细胞电位发放的影响。对颗粒细胞–高尔基细胞的反馈抑制回路对蒲肯野细胞的时间聚焦以及平行纤维–篮状/星状细胞局部抑制回路对蒲肯野细胞的空间聚焦现象进行了验证。运用施加运动学习的小脑网络模型研究兔子眨眼的条件反射现象,用模型的电位发放指标反映学习后兔子眨眼的实验现象。当刺激信号从攀状纤维输入时,通过精确放电时间依赖的突触可塑性学习,兔子眨眼的适应作用逐渐达到稳定状态。结论本文构造的小脑皮层网络真实可靠。模型的数值结果证实,小脑皮层经过精确放电时间依赖的突触可塑性学习后,输出信号稳定,可以执行时间聚焦和空间聚焦的功能。     

视皮层中神经元的同步发放现象黄江涛1

在Hindmarsh-Rose(HR)单神经元模型的基础上,结合视皮层的神经网络模型,研究分析视皮层中各神经元的发放模式.数值仿真显示:视皮层网络结构的各层中,神经元的发放具有同步现象;当双极细胞的外界刺激改变时,神经元出现簇发放和峰发放两类模式;随着外界刺激强度的增强,电位发放的峰峰间距(ISI)显示分岔现象.     

两房室神经元模型的分岔现象

目的神经元放电模式的研究一直是计算神经科学领域的研究热点。方法本文运用非线性动力学方法,理论分析了在不同电生理参数改变的情况下,一类双房室锥体神经元模型中可能存在的各种周期放电模式以及不同放电模式之间的转移,并对模式转移过程中出现的各种非线性分岔现象做了深入探讨。结果数值分析结果揭示了该两房室神经元信息传导过程中的倍周期分岔现象。不仅得到复杂的放电节律序列,并且发现了分岔序列结构。结论为更进一步认识神经元模型中复杂多样的放电模式和不同模式转移中所出现的周期分岔结构提供了线索。     

钠电流对皮层中间神经元放电模式影响

目的:通过分析FS模型来探索皮层抑制性中间神经元放电的规律。方法:数值分析钠离子通道参数改变的情况下,皮层中间神经元的发放模式以及不同发放模式之间的转移,并通过峰峰间距(InterSpike Intervals,ISIs)序列展示了不同发放模式转移过程中出现的各种周期分岔现象。结果与结论:随着钠通道参数的改变,出现了明显的倍周期分岔和逆倍周期分岔现象,并且最终发放模型从分岔模式回归到周期1簇的放电模式。从钠通道门变量m的三维分岔图得出,随着gd的增加,不同分岔图之间出现相似性,具有延缓特性。     

化学突触传递的数值模拟

为了进一步认识突触功能,构造了两个简单的突触连接模型,并对化学突触传递进行模拟,数值研究化学突触的传递功能.研究结果表明,神经信号通过化学突触进行传递时,存在明显的突触延搁现象;突触后膜上化学门控离子通道的开放比例与突触前膜电位呈正相关;化学突触传递存在阈电位.上述结果与神经生物学的相关理论基本吻合.本研究以数值模拟方法进一步认识和理解了神经元之间的信号传递过程,也为后续的神经网络的模拟仿真研究奠定基础.     

哺乳动物皮层神经元模型的放电模式研究

针对一类三维哺乳动物新皮层神经元模型进行分析。该模型是结合Wilson模型和Hindmarsh-Rose模型而建立 的,得到的快变量遵守欧姆定律。快慢动力学对时间尺度相差很大的系统的分析是非常有效的,因此本研究使用快慢动 力学方法,并结合理论计算和数值模拟来探究该模型的动力学行为。首先,随着系统控制参数的改变,发现了3类簇放电 模式;然后,计算一阶Lyapunov系数,以此确定Hopf分岔是超临界或次临界的;最后,将模型与经典的Morris-Lecar模型 耦合,分析并讨论了耦合强度及外界交流刺激对耦合系统的影响。     

心脏表面的动作电位

目的 研究心肌组织动作电位形成的波形结构，方法 应用心肌组织的模型计算和心脏Cmiss软件的图形分析方法进行研究。结果 得到心脏表面的螺旋波和破碎螺旋波，心肌内部的环行回卷波等理论结果，这些数值结果详细描述了心肌动作电位的变化规律。结论 本研究的数值结果与激发介质的实验现象一致。     

僧帽细胞电位发放的模型分析

本文构造从感觉神经元、僧帽细胞到大脑皮层神经元,并反馈到颗粒细胞的嗅觉神经系统模型.数值分析模型结构中各个神经元的电位发放,特别是嗅小球内的细胞电位变化,结果显示僧帽细胞的发放对感觉神经元的刺激变化较大,僧帽细胞对皮层细胞的相图出现各种模式,从而模型刻画了嗅觉系统中僧帽细胞的信息传递特性.     

心脏节律的神经细胞模型

目的 建立一个新的心脏节律模型。方法 利用两个Hodgkin-Huxley方程分别模拟窦房结和房室结的电位，综合描述心脏节律的规律。结果 利用模型研究外界刺激和离子浓度对心脏节律的影响，模型分析的结论和实际一致。结论 这里的数学模型描述了心脏节律变化。模型构造清晰，参数具有生理意义。