動態(tài)STDP突觸系統(tǒng)的建模研究與驗證.pdf

1、神經(jīng)突觸的STDP(spike timing dependent plasticity)機制被認為是腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中最重要的機制之一。對大規(guī)模腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模均要考慮到突觸的STDP機制。最有效的模擬STDP神經(jīng)突觸的方法是建立神經(jīng)突觸的離子通道的動力學(xué)模型。
　　但是，目前對STDP突觸系統(tǒng)的建模存在一定的缺陷，主要表現(xiàn)為兩個方面。一個方面是所設(shè)計的模型不能很好地解釋 STDP機制的細胞分子生物反應(yīng)原理，或者無法得到 STDP的時間

2、非對稱實驗結(jié)果。另一方面是沒有完善的驗證方案用于驗證所設(shè)計的模型。對于第一個問題，本文提出一種新型的STDP神經(jīng)突觸系統(tǒng)模型；針對第二個問題，提出一種谷氨酸信號和反向傳播樹突信號的離子通道動力學(xué)模型，用于準確地建模突觸前刺激引起的谷氨酸信號和突觸后刺激引起的軸突動作電位信號，并且將這兩個信號用于STDP突觸系統(tǒng)模型的驗證。因此，本文主要包括以下內(nèi)容：
　　首先簡要介紹了腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成和STDP突觸機制的原理，分析了經(jīng)典的Ho

3、dgkin-Huxley神經(jīng)元模型，并對該模型進行仿真測試。
　　其次，對STDP突觸系統(tǒng)的兩個輸入信號-谷氨酸信號和樹突信號進行建模。分析這兩個信號產(chǎn)生的細胞分子反應(yīng)原理，構(gòu)建各自的離子通道動力學(xué)模型，并對動力學(xué)模型進行仿真，驗證結(jié)果是否正確。
　　再次，對STDP突觸系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行研究。提出STDP突觸系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由NMDA感受器和Ca離子信號控制結(jié)構(gòu)構(gòu)成，分析這兩個結(jié)構(gòu)對STDP突觸的聯(lián)結(jié)強度的影響。