基于硅神經振子的肌肉系統(tǒng)感知反饋研究.pdf

1、本文的主要研究方向是基于生物神經元細胞水平的非線性動力學研究，研究內容是探索神經元對肌肉的作用機制及感知反饋的影響。本文以節(jié)律運動為對象，以中樞模式發(fā)生器(CPG)、肌肉系統(tǒng)和感知反饋構成的肌肉運動系統(tǒng)為載體，通過對該系統(tǒng)開環(huán)和閉環(huán)的分析，探討了CPG自然頻率、力學系統(tǒng)諧振頻率和感知反饋之間的關系。
　　 本文主要的工作有兩點：一是探索一種有別于串行仿真(如電腦)的另一種類似于大腦機理的并行仿真實驗平臺；二是引入了反饋，通過對穩(wěn)

2、態(tài)頻率模型的分析，得出了肌肉運動系統(tǒng)中重要參數對系統(tǒng)頻率的作用機制，并用來解釋了一些生物現(xiàn)象。
　　 本文首先基于H-H模型，研究單個神經元的物理和生理特性，應用MOSFET等電子元件仿真實現(xiàn)了單個神經元的生理特性，包括自放電、簇放電等特性，通過PSpice仿真研究了模擬神經元的特性，得到了相應的參數和特性的關系。然后用兩個神經元組成一個相互抑制的細胞網絡——CPG，實現(xiàn)一個仿生二階肌肉振子模型的控制，并引入感知反饋，建立了系統(tǒng)

3、的數學模型，應用Matlab進行了系統(tǒng)分析，得到了肌肉系統(tǒng)能夠達到系統(tǒng)諧振頻率的條件。本文成功在PSpice仿真平臺上實現(xiàn)了單個神經元及其各種生理放電特性，并從數學模型仿真角度，研究了在CPG控制下的二階肌肉模型的動態(tài)性能，得到了反應CPG自然頻率、力學系統(tǒng)諧振頻率和感知反饋關系的穩(wěn)態(tài)頻率模型，從而較準確的揭示了肌肉運動系統(tǒng)的作用機制。
　　 本文的研究結果可以擴展到更復雜的神經元網絡控制機制的研究，也為實現(xiàn)以CPG為控制器的仿