神經(jīng)元及網(wǎng)絡(luò)特性的迭代控制研究.pdf

1、神經(jīng)元以不同的動(dòng)作電位編碼響應(yīng)各種外部刺激,并影響神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能與調(diào)控。研究神經(jīng)系統(tǒng)的編碼機(jī)制及如何控制編碼特性已成為神經(jīng)科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。目前,為了更好地獲得神經(jīng)元特性,閉環(huán)電生理成為研究神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)編碼機(jī)制的重要方法。神經(jīng)元及神經(jīng)元集群中不正常的放電模式是許多精神性疾病的主要病理。深部腦刺激是治療帕金森、癲癇等疾病的有效方法,但目前大多采用開環(huán)刺激,開環(huán)刺激不具有普適性,控制效果嚴(yán)重依賴于模型參數(shù),而神經(jīng)元系統(tǒng)是非線性系統(tǒng),且

2、參數(shù)未知。因此,本文提出迭代學(xué)習(xí)控制方法實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)控制,本論文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)方面:
　　首先,本文首次利用迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元放電模式的閉環(huán)控制。以兩種可興奮性不同的神經(jīng)元模型:I類神經(jīng)元的Hodgkin-Huxley(HH)模型和II類神經(jīng)元的Morris-Lecar(ML)模型為對(duì)象實(shí)現(xiàn)放電模式的迭代學(xué)習(xí)閉環(huán)控制。考慮外部擾動(dòng)情況下進(jìn)行仿真分析,結(jié)果證明,在不同神經(jīng)元可興奮性及不同期望放電模式下

3、,利用迭代學(xué)習(xí)控制均能有效實(shí)現(xiàn)放電模式的閉環(huán)控制。
　　其次,首次利用迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)電位的閉環(huán)控制。建立了兩種神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型:離散的映射神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型和連續(xù)的Hindmarsh–Rose(HR)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型。對(duì)于離散的映射神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型,利用迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)現(xiàn)同步與去同步狀態(tài)平均場(chǎng)電位之間的轉(zhuǎn)換控制。對(duì)于連續(xù)的HR神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型,實(shí)現(xiàn)不同重連概率下平均場(chǎng)電位對(duì)期望正弦波形的跟蹤控制。
　　最后,根據(jù)帕金森疾病的