《Gamma振盪中神經元相位關係的機制研究》是依託北京師範大學，由王大輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Gamma振盪中神經元相位關係的機制研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：王大輝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
Gamma振盪中神經元的相位關係具有重要的神經功能，但是實驗和理論神經科學都還沒能闡明神經元相位關係的形成機制。本項目利用微觀和巨觀相結合的系統科學方法研究微觀層次神經元的行為和相互作用機制湧現出巨觀層次神經元相位關係的動力學機制。在微觀上建立神經元網路，利用計算機模擬進行交叉對照試驗，篩查影響神經元相位關係的神經機制；基於微觀層次神經元的動力學和相互作用機制，建立巨觀的動力學方程，分析其動力學行為和幾何結構，以揭示微觀的神經機制產生巨觀的神經元相位關係的動力學機制。本項目的順利開展不僅解決神經科學中的一個難題，還能加深系統科學對神經系統複雜性的認識。
結題摘要
本項目採用神經元群發放率模型和放電神經元網路模型研究了Gamma振盪條件下興奮性神經元與抑制性神經元發放活動的相位關係。研究表明：如果Gamma振盪完全由網路中抑制性神經元的抑制性作用產生，也就是ING機制，那么興奮性神經元活動的相位落後於抑制性神經元的相位；如果振盪是由興奮性神經元到抑制性神經元，再到興奮性神經元的神經元環路產生，也就是PING機制，那么興奮性神經元的相位將領先抑制性神經元的相位。ING和PING的競爭決定兩種神經元的相位差的大小。神經元群發放率模型揭示相位關係的動力學機制：微分動力系統要產生振盪行為至少要有兩個變數且存在相位差，具體到神經振盪而言，在ING機制中，抑制性神經元的發放率和突觸門變數構成了這兩個變數，具有正反饋作用的發放率領先負反饋性質的門變數；在PING機制中，抑制性和興奮性神經元的發放率和突觸門變數構成多變數系統，在整個迴路中，抑制性神經元發放率是負反饋機制而興奮性神經元發放率提供正反饋機制，導致興奮性神經元發放率相位領先抑制性神經元。在PING和ING機制都發揮作用的網路中，兩者之間的競爭決定最終的相位關係。本項目提出神經振盪中不同神經元具有相位關係的機制，為近十多年來神經振盪的電生理研究中觀察到的令人感興趣的實驗現象給出了很好的解釋。同時項目還開展了計算神經的其他研究，如工作記憶容量、決策的機制等。
