小鸡视网膜神经节细胞电活动的时空编码特性研究

论文题目: 小鸡视网膜神经节细胞电活动的时空编码特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 神经生物学

作者: 陈爱华

导师: 梁培基

关键词: 视网膜,神经节细胞,多电极记录,非线性算子,主成分分析,相关性分析,适应,群体编码

文献来源: 中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）

发表年度: 2005

论文摘要: 视觉信号的初级处理发生在视网膜。视觉信号在光感受器细胞上形成输入,并被转换成电信号,经视网膜神经元回路传递至输出神经元—神经节细胞,形成动作电位,然后通过视神经进一步向视中枢传递。视网膜研究的目的之一就是了解视觉信息是如何在视网膜中进行编码和传递的。本篇论文运用多电极记录系统对小鸡视网膜神经节细胞的时空编码特性进行研究。主要内容分为三个部分:多电极记录中动作电位的检测和分离;在不同的背景光下观察神经节细胞对同等对比度刺激的反应能力,阐述有关亮度适应对神经节细胞敏感性的影响;对不同波长光刺激下相邻的神经元放电序列进行相关性分析,探索协同放电携带颜色信息的可能。平面微电极上记录到的信号通常幅度较小,信噪比也较低。非线性算子利用即时频率和幅度来分离动作电位,提高信噪比,突出动作电位的峰值,从而有效地检测出神经元动作电位的具体发放时刻。另外,在多电极记录过程中单个电极往往会记录到相邻几个神经元的放电活动。为了研究神经元如何对外界信息进行编码,就有必要将电极信号还原成神经元信号。主成分分析利用降维思想,寻找一组正交矢量反映数据的最大变化方向。通过比较前两个主成分,将电极上动作电位的数据还原成相应神经元活动的集团。编码的最基本思想就是寻求刺激输入和反应输出之间的关系,但在同样的刺激模式下,神经元的放电模式并不总保持一致的放电频率输出。在视觉系统中,神经元往往通过调节自身敏感特性来适应周围环境的变化。本文实验中所观察到的一个现象是亮度适应完成后,神经元的放电频率降至一个很低的水平,此时用叠加于背景光上的闪光刺激神经元时,神经元的放电频率有明显的增加。而且,神经元对同样对比度的刺激敏感特性依赖于前面适应的背景光强度。背景适应光增强时,神经元对于同等对比度刺激的放电反应活动将增加。这些结果揭示了虽然某些神经元在持续给光过程中放电活动会减弱,但这种放电频率的降低并不代表神经元反应敏感性的降低。多电极记录系统能够同时采集多个神经元的信号,这一特点有利于分析神经元活动之间时程上的联系以及这种联系对信息处理的作用。我们比较了在不同波长

论文目录:

缩写及符号

中文摘要

英文摘要

一、引言

1. 视觉通路

2. 时间编码

3. 群体编码

二、材料与方法

1. 多电极记录

2. 信号处理

三、结果

1. 动作电位的检测与分离

2. 视网膜神经节细胞的感受野

3. 背景光对神经节细胞对比度反应敏感性影响

4. 协同放电对颜色信息进行编码的可能性

四、讨论

1. 背景光影响神经元对比度反应的敏感性

2. 非颜色拮抗的神经节细胞可能通过协同放电携带颜色颜色信息

3. 视觉信息时空编码的精简高效特性

五、参考文献

六、综述

学习期间发表的文章

致谢

附录A

附录B

附录C

发布时间: 2005-09-09

参考文献

[1].行为猴视觉系统对大范围特征和局部特征的并行分化处理[D]. 黄俊.中国科学技术大学2016
[2].老化影响猕猴、猫视觉系统神经元的空间与时间频率调谐特性[D]. 袁妮妮.中国科学技术大学2014

小鸡视网膜神经节细胞电活动的时空编码特性研究

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