《周期簇放電神經元的相位回響曲線及其套用》是依託西安交通大學，由謝勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：周期簇放電神經元的相位回響曲線及其套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：謝勇
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
對簇放電動力學的研究很可能是非線性動力系統理論的一個重要的理論突破口。本項目從相位回響曲線這一角度研究簇放電神經元及其網路的動力學行為。考察不同拓撲結構的簇放電的相位回響曲線的形狀和類型的變化規律，並按照該曲線的形狀和類型對簇放電神經元進行全新的分類。分析影響簇放電神經元的相位回響曲線的形狀和類型的關鍵性參數，實現對簇放電神經元放電行為的控制。套用相位縮減和弱耦合振子理論，導出簇放電神經元網路的相位回響曲線，通過它預報簇放電神經元網路的同步和鎖相行為，並確定其穩定性。繼而考察網路的耦合方式、延時和網路的拓撲結構對相位回響曲線的的影響，實現對神經元網路的同步和鎖相行為的控制。通過本項目的研究，豐富簇放電行為的研究理論和方法；同時對深入認識神經系統的信息傳遞過程以及認知功能的本質機理髮揮重要作用，為神經生理實驗方案、神經病理分析和臨床診斷治療等方面提供指導。
結題摘要
提出一種求解相位回響曲線的方法，即方波擾動的直接算法，通過多種峰放電和簇放電神經元模型驗證該算法可計算周期峰放電、周期簇放電的相位回響曲線。該算法克服了其他算法在運用過程中的局限性。利用該算法計算結果表明周期峰放電的相位回響曲線類型是由其分岔類型所決定。通過大量的相位回響曲線的計算發現相位回響的相對大小及正負性僅取決於擾動所施加的時間，而且周期簇放電的相位回響曲線比周期峰放電的相位回響曲線更為複雜。將簇放電的膜電位時間歷程分為簇內和靜息兩部分。周期簇放電的相位回響曲線的取值與其膜電位的時間歷程有較大的關係，在時間歷程的不同部分表現出差異較大的相位回響。通過9個神經元模型的周期簇放電的相位回響曲線發現，簇放電相位回響曲線的一個共同特徵是存在一個劇烈變化的區域對應於簇放電的簇內部分，並存在局部極值，但是未必是相位回響值在整個放電過程中最大值。簇放電的靜息部分的相位回響亦存在不同。方波型簇放電和錐型簇放電的典型特徵表現相似，因此認為這兩種形式的簇放電的相位回響曲線是同一類的。關於拋物線型簇放電、Type Ⅳ型簇放電以及Wang模型所表現的簇放電，它們的相位回響曲線的典型特徵既有差異又存在相同之處，尚無法對這它們做明確的歸類。可通過分岔的性質解釋簇放電的一些特徵，比如是否會在簇內部分出現相位符號的反轉。通過大量的計算發現神經元周期簇放電與峰放電的的相位回響曲線的取值有相似之處，即存在相位回響曲線全正或全負情形，也存在有正有負的情形。比如EK標準模型和Plant模型的周期簇放電的相位回響曲線取值為同一符號。此外，我們還研究了不同簇放電之間的同步問題以及分數階神經元的放電特徵。
