神經元網路群體放電的相干共振和動力學模擬

《神經元網路群體放電的相干共振和動力學模擬》是依託浙江大學，由應和平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：神經元網路群體放電的相干共振和動力學模擬
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：應和平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

以非線性動力學理論和數值模擬的方法對耦合神經元網路中神經元群體放電的時空斑圖的誘發和轉變等方面展開研究。課題工作擬從可模擬神經元生物放電特性和外界電磁場效應的模型,如約瑟夫森結諧振電路等出發,來構建耦合網路，並研究神經元網路異常放電行為。希望通過數值以及解析研究確認可控參數對於放電行為的調控過程，解釋特徵時空斑圖與癲癇等神經性疾病的關聯,及研究神經性中毒引起的短暫昏迷現象；相關成果能夠表徵實驗所發現的大腦皮層神經元放電展現的螺旋波在突破非激發區或功能障礙區傳遞信息的過程，認識神經元網路中各類分岔參數、離子電導、膠質細胞及神經元膜溫度因子對神經元網路中神經元群體動力學行為影響和相干共振行為。從而，較深刻地認識腦神經元網路群體異常放電編碼在各類分岔參數調製下的回響機制，理解生命過程中特徵物理量的作用和動力學變化規律。本項目屬於生命現象中的凝聚態相關問題與生物物理學的交叉學科。

結題摘要

本項目以非線性動力學理論和數值模擬的方法對耦合神經元網路中神經元群體時空斑圖的誘發和轉變、一般激發介質中螺旋波的生成、控制策略等方面展開研究。基於WEH效應，提出通過旋轉電場來控制心肌神經組織中的湍流的新方法，並且發現這種方法相對與傳統的電擊和脈衝具有多方面的優勢；提出在可激發系統中用競爭光照以及局域起搏控制螺旋波的漂移特性；研究了分散式電流刺激下神經元網路中靶波湧現問題，並且闡明了內在機理；對神經元外場刺激的做了定量刻畫, 提出人工缺陷和局部離子通道中毒阻擋行波誘發螺旋波, 及神經元網路中螺旋波誘發機制；揭示了心肌收擴運動對受釘扎螺旋波動力學性質的影響；發現了旋轉電場(REF)從異質缺陷上激發興奮波的REF-WEH新效應，提出該效應能高效地套用與控制心顫和心動過速的新機制；研究了三維心肌中存在梯度的卷波動力學動力學行為。這些結果促進了耦合神經元網路中時空版圖動力學行為的理解，豐富了心肌組織中心律失常的控制策略。