基于STDP的神經(jīng)系統(tǒng)突觸可塑性研究.pdf

1、現(xiàn)代人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的探索是以生物學(xué)上的神經(jīng)元相關(guān)理論為依據(jù)的。生物學(xué)上的神經(jīng)元相關(guān)理論指出突觸是具有可塑性的，這種可塑性對于大腦的學(xué)習(xí)、記憶功能具有極其重要的意義。本文重點研究了近年來在試驗中發(fā)現(xiàn)的一種新的突觸可塑性——依賴動作電位時間的突觸相關(guān)可塑性STDP(spike timing dependent plasticity)。STDP突觸可塑性法則被看做是在大腦的神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之中和記憶以及學(xué)習(xí)能力最為相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)突觸體系之一。制定與

2、神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的突觸模型與離子通道的動力學(xué)模型是目前模擬STDP神經(jīng)突觸系統(tǒng)比較有效的方法。
　　目前關(guān)于STDP突觸相關(guān)的系統(tǒng)的模擬探索中都或多或少的存在缺陷，主要是所設(shè)計的模型得到不是STDP的時間非對稱實驗結(jié)果以及得出數(shù)據(jù)后并未有一套系統(tǒng)的驗證方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。對于上述的兩個問題，本文在前人研究的STDP系統(tǒng)模型上進(jìn)行了改進(jìn)，根據(jù)神經(jīng)元特性，本文設(shè)計了反向傳播樹突信號和谷氨酸信號的離子通道運動學(xué)樣本模型，可以采用這個模型來精

3、準(zhǔn)地仿真突觸前的動作電位以及突觸后動作電位相關(guān)的信號，隨后用仿真得出的突觸前的動作電位以及突觸后動作電位來驗證設(shè)計STDP突觸系統(tǒng)，之后本文還研究了神經(jīng)元耦合同步時對STDP系統(tǒng)突觸可塑性的影響。論文的主要內(nèi)容有以下幾部分:
　　首先，本論文簡單的闡述了研究中所涉及到的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)基礎(chǔ)知識，同時對研究中所采用的Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型進(jìn)行了簡單介紹，并對該模型進(jìn)行仿真測試。
　　其次，本文研究了生理學(xué)原理下

4、STDP突觸系統(tǒng)信息傳遞過程，對STDP突觸系統(tǒng)中突觸前刺激引起的谷氨酸信號和反向傳播樹突信號進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并且構(gòu)建了這兩個信號的離子通道的動力學(xué)模型，并進(jìn)行模擬仿真得出實驗相關(guān)的結(jié)果。
　　再者，本文還進(jìn)一步的研究了基于相關(guān)神經(jīng)元的突觸體系的內(nèi)部構(gòu)成，指出Ca離子的相關(guān)的信號控制結(jié)構(gòu)和NMDA感受器一起組成了STDP突觸系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)成，并研究了該模型對STDP突觸所產(chǎn)生的連接強度的影響。進(jìn)而，對STDP突觸系統(tǒng)模型進(jìn)行實驗?zāi)?/p>