可興奮性生物細(xì)胞的若干非線性動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的研究.pdf

1、可興奮細(xì)胞是指能夠響應(yīng)外界刺激，并產(chǎn)生和向周?chē)?xì)胞傳遞動(dòng)作電勢(shì)的細(xì)胞。可興奮細(xì)胞包括神經(jīng)元細(xì)胞，心肌細(xì)胞等。這類(lèi)細(xì)胞擔(dān)當(dāng)著生物電信號(hào)產(chǎn)生，傳遞和加工的功能。盡管不同的可興奮細(xì)胞在功能和形態(tài)上差異很大，但在動(dòng)力學(xué)行為上屬于同一類(lèi)。本文通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬方法，研究了目前可興奮性細(xì)胞動(dòng)力學(xué)研究中的幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。主要分為兩個(gè)方面。一方面是神經(jīng)系統(tǒng)離子通道噪聲對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響。另一方面是心臟中螺旋波的控制。 首先介紹了可興奮性細(xì)胞的

2、基本生理學(xué)性質(zhì)(第一章)。緊接著介紹了可興奮性細(xì)胞數(shù)值模擬所用的常用模型(第二章)，這里根據(jù)我們所研究?jī)?nèi)容，著重介紹了隨機(jī)HH神經(jīng)元的兩種常用模擬方法，并介紹了我們基于Morris-Lecar模型提出的心肌細(xì)胞的模擬方法。 在第三章中，討論了離子通道噪聲對(duì)神經(jīng)元同步行為的影響。我們發(fā)現(xiàn)，離子通道噪聲會(huì)以不同的方式來(lái)影響耦合神經(jīng)元的同步。在耦合強(qiáng)度較大時(shí)，離子通道噪聲傾向于破壞其同步行為。而在耦合強(qiáng)度較小時(shí)，離子通道噪聲卻可以誘導(dǎo)

3、并增強(qiáng)神經(jīng)元間的同步。 第四章討論了利用離子通道噪聲檢測(cè)閾下信號(hào)的可行性。首先分析了隨機(jī)HH神經(jīng)元對(duì)閾下脈沖信號(hào)的響應(yīng)。然后用一個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)檢測(cè)圖景衡量了單個(gè)隨機(jī)神經(jīng)元檢測(cè)閾下信號(hào)的能力，發(fā)現(xiàn)單個(gè)隨機(jī)神經(jīng)元檢測(cè)閾下信號(hào)的能力有限。進(jìn)而提出了一個(gè)隨機(jī)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用此網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)閾下信號(hào)的可靠檢測(cè)。從概率論出發(fā)給出了其基本原理，并討論了這一檢測(cè)方案的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 在第五章中，在基于Morris-Lecar模型的心肌細(xì)胞組