生物聲吶聲源定向功能的神經(jīng)信息處理機(jī)理研究.pdf

1、生物神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理能力及高級功能一直是人類希望探究的有待開發(fā)的研究領(lǐng)域。作為構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，神經(jīng)元及神經(jīng)回路的研究一直是被關(guān)注的焦點(diǎn)?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)積累了海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然而神經(jīng)系統(tǒng)作為生物系統(tǒng)的信息處理中樞，其信息檢測、編碼、傳輸、處理等基本規(guī)律尚未被了解。近年來計(jì)算神經(jīng)科學(xué)取得了顯著的進(jìn)展，但仍然停留在對神經(jīng)元或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的某些具體現(xiàn)象的分析和討論。
　　本文采用Hodgkin-Huxley神經(jīng)元模型，依據(jù)聽覺神

2、經(jīng)系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)構(gòu)建具有聲源定向功能的神經(jīng)回路，對神經(jīng)回路進(jìn)行仿真分析。將仿真所得的神經(jīng)元輸出脈沖序列運(yùn)用圓映射和符號動力學(xué)理論進(jìn)行符號化處理，并在符號空間中研究生物聲吶聲源定位神經(jīng)回路中輸出脈沖序列與包含聲源定向信息的輸入脈沖刺激信號間的定量關(guān)系。取得的主要研究結(jié)果包括:
　　1.通過對單神經(jīng)元的輸入刺激脈沖頻率與輸出脈沖符號序列的仿真分析，在圓映射具有單調(diào)提升曲線的神經(jīng)元參數(shù)范圍內(nèi)，符號序列與輸入刺激脈沖的頻率增減呈現(xiàn)相同的單

3、調(diào)變化趨勢，且在所討論的參數(shù)范圍中可分辨0.04Hz的頻率變化。
　　2.通過對ITD檢測神經(jīng)回路最小模型的仿真分析，研究在不同刺激頻率下兩側(cè)輸入脈沖信號的時間差與輸出脈沖符號序列存在的單調(diào)關(guān)系，且在所討論的參數(shù)范圍中達(dá)到了10μs的時間精度。在此基礎(chǔ)上，提出了一種具有ITD檢測功能的簡并模型，這種模型包含了Jeffress的經(jīng)典ITD模型的結(jié)構(gòu)，而模型中的多層結(jié)構(gòu)中具有的任何一個ITD檢測神經(jīng)回路最小模型的檢測神經(jīng)元都能實(shí)現(xiàn)相同

4、的ITD檢測功能——這符合Edelman對簡并的定義。
　　3.提出了一種ILD檢測神經(jīng)回路，并以化學(xué)耦合方式實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元間的突觸連接，對兩側(cè)反映聲源聲強(qiáng)的輸入刺激脈沖頻率的變化情況進(jìn)行仿真研究，同樣存在隨強(qiáng)度差減小，對應(yīng)的輸出脈沖時刻滯后的單調(diào)變化關(guān)系。
　　4.結(jié)合ITD、ILD的生理、解剖結(jié)構(gòu)，在ILD檢測神經(jīng)回路的研究中，發(fā)現(xiàn)這種檢測神經(jīng)回路具有ITD和ILD檢測的雙重功能，并基于這種檢測回路的最小模型，提出具有雙重檢