基于類Hopfield網(wǎng)絡(luò)的海馬CA3區(qū)聯(lián)想記憶功能障礙的建模與仿真.pdf

1、研究目的:研究在某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如阿爾茲海默)中出現(xiàn)的突觸缺失和突觸補償現(xiàn)象對記憶腦區(qū)海馬CA3區(qū)的自聯(lián)想記憶功能和異聯(lián)想記憶功能的影響。本論文的研究對象是與記憶相關(guān)的關(guān)鍵腦區(qū)海馬CA3區(qū)的功能神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),在不同突觸缺失水平和突觸補償水平下,期望通過比較所建模型的性能、CA3區(qū)功能神經(jīng)元的集群放電模式的變化以及其平均放電頻率的變化來反映突觸缺失和突觸補償對海馬CA3區(qū)的兩種聯(lián)想記憶功能的影響。
　　 研究方法:
　　

2、1.建立類Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并在MATLAB平臺下仿真在正常情況下該模型的性能,其自聯(lián)想記憶功能和異聯(lián)想記憶功能以及計算出模型中神經(jīng)元的平均放電頻率。根據(jù)海馬CA3區(qū)的解剖結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部突觸連接特性,建立了一個三層的類Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。其中模型中的神經(jīng)元用Izhikevich神經(jīng)元描述,各神經(jīng)元之間通過Hebbian法則采用全連接的方式連接。所建模型中的260個神經(jīng)元被分為三組(1-80,81-180,181-26

3、0),分別表示CA3a區(qū),CA3b區(qū)和CA3c區(qū)。其中這三個區(qū)的神經(jīng)元都有遞歸軸突,CA3b區(qū)通過突觸與CA3a區(qū)和CA3b區(qū)連接,但CA3a區(qū)和CA3c區(qū)之間沒有直接的突觸連接。記憶由模型中神經(jīng)元放電序列的模式來表示,不同的模式表示不同的記憶。
　　 2.通過隨機減小神經(jīng)元之間連接權(quán)值的大小實現(xiàn)突觸缺失,并用MATLAB平臺仿真在這種情形下模型的性能、自聯(lián)想記憶功能和異聯(lián)想記憶功能以及計算出模型中神經(jīng)元的平均放電頻率。

4、　　 3.通過給連接權(quán)值乘以一個補償因子來實現(xiàn)突觸補償,并仿真在該情形下模型的性能、自聯(lián)想記憶功能和異聯(lián)想記憶功能以及計算出模型中神經(jīng)元的平均放電頻率。
　　 4.分別對上述三種情況下模型的性能、聯(lián)想記憶功能及模型神經(jīng)元的平均放電頻率進行了比較,得出了以下結(jié)果與結(jié)論。
　　 研究結(jié)果:
　　 1.所建立的表示海馬CA3區(qū)的三層類Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不僅具有自聯(lián)想記憶功能,也具有異聯(lián)想記憶功能。
　

5、　 2.隨著突觸缺失水平的增加,網(wǎng)絡(luò)的性能降低,模型的兩種聯(lián)想記憶能力下降,神經(jīng)元的平均放電頻率下降。
　　 3.在突觸補償情況下,隨著補償水平的增加,網(wǎng)絡(luò)的性能逐漸增大,模型的兩種聯(lián)想記憶能力提高,神經(jīng)元的平均放電頻率也逐漸增大。
　　 研究結(jié)論:
　　 1.類Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以有效的仿真海馬CA3區(qū)的兩種聯(lián)想記憶功能。
　　 2.在某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如阿爾茲海默)中出現(xiàn)的突觸缺失不僅會