神经元网络的同步和节律研究

论文摘要

高等动物和人在认知的过程中,神经系统的同步发放和节律活动跟信息编码和信息处理联系紧密。本文研究了三种神经元网络的发放行为：抑制性神经元网络、有时间延迟的theta-gamma节律网络和左右半脑网络。在抑制性神经元网络中,我们探究了噪声、耦合强度和时间延迟对该系统的影响。我们发现：在有时间延迟时,随着噪声强度的逐渐增大,系统逐步呈现出稳定期,变化期和相对稳定期三个不同的状态。噪声对同步性影响不大,系统在有时间延迟时比没有时间延迟时发放要有规律很多,时间延迟有助于同步。合适的耦合强度和噪声强度保持神经元同步发放状态。我们进一步发现：当抑制性神经元受到噪声影响时,即使噪声强度较小,该网络仍然不稳定,不能产生嵌套theta-gamma节律；而适当的时间延迟有利于网络的稳定。我们假设所有神经元都受到噪声的影响并且引入时间延迟机制,得到了一个性质相对稳定的theta-gamma节律网络,使系统具有抗噪能力,而且模拟神经系统、研究网络性质,考虑时间延迟和噪声更符合实际情况,同时探究了部分耦合强度对网络的影响。最后,我们以有时间延迟的theta-gamma节律网络为基础,构建左右半脑网络。在有无刺激条件下,我们探究了该系统的行为,并且讨论了该系统在双连接、单连接、无连接下的行为,得到了跟混合字母实验相符合的结论。该网络反应了左右连接对大脑信息交流具有重要作用,右半脑在全局感知方面占优势,而左半脑对细节感知灵敏。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的研究背景及研究现状
• 1.2 IF模型
• 1.3 指标
• 1.4 时频分析
• 1.5 Cross-Frequency coupling（CFC）的测量
• 1.6 theta节律的相位方差
• 1.7 本文的主要工作及安排
• 2 抑制性神经元网络
• 2.1 抑制性神经元网络模型
• 2.2 耦合强度变化时产生的现象
• 2.3 噪声强度变化时产生的现象
• 3 有时间延迟的theta-gamma节律网络
• 3.1 theta-gamma节律网络模型
• 3.2 嵌套theta-gamma节律现象
• 3.3 耦合强度gNMee、9N Mes等的功能
• 4 左右半脑网络
• 4.1 左右半脑网络模型
• 4.2 左右半脑网络生物基础
• 4.3 系统行为
• 5 小结
• 参考文献
• 在学期间的研究成果及发表的论文
• 致谢