刘国鹏[1]2001年在《黑质致密部神经元的“非周期敏感”现象》文中研究说明非线性动力学的发展和在神经科学中的应用为深入研究神经系统活动的规律提供了有效手段。近年来的研究证明，神经系统的复杂活动（包括神经元放电的脉冲系列）存在确定性混沌，并且神经元或神经系统的功能活动与其非线性动力学状态尤其是混沌特征密切相关。神经元的反应性是神经元的基本特性，神经元对刺激的反应敏感性受到许多因素的影响，但是神经元的反应敏感性与神经元放电型式，即反映神经元动力学特征的放电序列的关系尚不清楚。我们研究室的新近工作发现受损的背根节神经元对相应刺激的敏感性与其自发放电型式密切相关，非周期放电神经元对刺激的反应比周期放电神经元更为敏感，非周期放电的时间脉冲系列存在确定性的混沌，据此，提出了神经元反应的“非周期敏感”假说，并推测这种“非周期敏感”现象可能是可兴奋细胞的一种普遍反应特性。为了论证这种“非周期敏感”现象在神经系统的普遍性，探讨中枢神经元反应特性与放电型式的关系，本研究在幼鼠脑薄片记录黑质致密部神经元的自发放电，观察神经元对刺激的敏感性与其放电型式之间的关系，井检 5 第四军医大学硕士论文 非周期放电时间序列的混饨特性。 实 验 结 果 1．黑质致密部神经元有丰富的放电型式。根据放电序列峰峰间期（IntersPike interval ISI）特征将黑质致密部神经元分为周期放电神经元（IS！基本相等） 和非周期放电神经元（ISI不规则）两类。 2．非周期放电黑质致密部神经元对0．5、2、10卜M多巴胺的抑制反应比周 期放电神经元更为敏感，其反应的量效曲线相对于周期放电神经元显着左 移（尸＜0刀1，矿检验）。 3．非周期放电黑质致密部神经元对 0．l、l、10 pM去甲肾上腺素的兴奋反应 比周期放电神经元更为敏感，其反应的量效曲线相对于周期放电神经元显 着左移o卅刀1，矿检验卜 4．非周期放电黑质致密部神经元对 1、10、100 nM去甲肾上腺素的抑制反 应比周期放电神经元更为敏感oo刀1，矿检验卜一般，InM的去甲肾上腺 素即可完全抑制非周期放电神经元；相反，即使 100 nM的去甲肾上腺素 也不能完全抑制周期放电神经元。 5．非周期放电黑质致密部神经元对0．2、l、5 pM谷氨酸的兴奋反应比周期 放电神经元更为敏感，其反应的量效曲线相对于周期放电神经元显着左移 （P＜0刀 1，t检验）。 6．非周期放电黑质致密部神经元对30 s、60 s、90 s叁个不同时间段缺氧的抑 制反应比周期放电神经元更为敏感，其反应的量效曲线相对于周期放电神 经元显着左移（叨．01，t检验）。 7．在非周期放电的时间脉冲序列即放电的ISI序列中检测出非稳定周期轨 道。 6 第四军医大学硕士论文 结 论 1．离体的黑质致密部神经元有丰富的自发放电型式，其中非周期放电的时间 序列具有确定的混饨特性。 2．非周期放电黑质致密部神经元分别对多巴胺、去甲肾上腺素、谷氨酸和缺 氧等刺激的反应比周期放电神经元更为敏感，表现出“非周期敏感”现象。 3．“非周期敏感”现象可能与神经元放电的混饨动力学特性有关，进一步提 示“非周期敏感”现象可能是神经元普遍存在的基本反应规律。
杨红军[2]2001年在《神经元的“非周期敏感”现象》文中研究表明对刺激的反应性是神经元的基本特性，但是不同的神经元或同一神经元在不同的状态下对刺激的反应可能不相同。神经元这种反应的多样性对神经功能非常重要。神经元对刺激反应敏感性受到许多因素的影响，如神经元的电生理特征，神经元细胞膜上的受体、离子通道、细胞内信使物质和基因、神经元周围的活性物质和神经营养因子等。但是，神经元对刺激反应的敏感性与神经元放电的动力学特征的关系尚不清楚。神经元有丰富的放电形式，大多数神经元的放电很不规则。非线性动力学的发展和在神经科学中的应用为研究神经系统复杂活动的规律提供了有效手段，已发现貌似随机的不规则放电序列具有确定性混沌特性。混沌的基本特性之一是对初始条件非常敏感，此外，它对微小的扰动可产生巨大的响应。混沌在神经系统中扮演重要角色，神经元混沌电活动可能使神经元具有特殊生物特性。为了研究神经元对刺激反应敏感性与神经元放电的非线性动力学的关系，我们在大鼠背根节（DRG）慢性压迫模型、海马脑片、大鼠癫痫模型和RH神经元数学模型上，利用在体单纤维记录、在体和脑片细胞外记录、皮层脑电记录和肌电记录等方法，对神经元和神经组织电活动的动力学特征与其对刺激反应敏感性的关系进行了系统观察。 第四军医大学博士论文4 实 验 结 果 1．在慢性压迫DRG神经元上观察到非周期放电神经元对刺激的反应比周 期放电神经元敏感。 用单纤维记录方法，从背根记录受损DRG神经元的自发放电，其 自发放电有丰富的形式。根据放电的峰峰间期＊nterspike interval ISI）将受损 DRG神经元分为周期放电神经元（ISI基本相等）和非周 期放电神经元（ISI不规则）两类。比较这两类神经元对去甲肾上腺素、 交感神经刺激、四乙基铰和高浓度CaZ“等不同作用机制刺激的反应。 发现非周期放电神经元对上述刺激的反应出现率明显高于周期放电神 经元；非周期放电神经元对上述刺激反应的阈值比周期放电神经元 低，而且其反应的量效曲线相对于周期放电神经元显着左移。 2．在同一受损DRG神经元上，当神经元处于非周期放电状态时对上述刺 激的反应比处于周期放电状态时的反应更为敏感。在阵发性放电神经 元对刺激反应的过程中，其非周期成分比周期成分的反应敏感。 3．在受损DRG神经元的阵发性放电序列中检测出非稳定周期轨道，表明 阵发性放电序列具有确定性混饨。 4．在海马神经元上观察到非周期放电神经元对刺激的反应比周期放电神 经元敏感。 记录海马脑片 CA区神经元的细胞外放电，观察周期和非周期放 电神经元对谷氨酸和Y－氨基丁酸的反应。发现非周期放电的海马神 经元对不同浓度谷氨酸和Y－氢基丁酸的兴奋性和抑制性反应都比周 期放电神经元的反应大。 5．当RH神经元模型处于混饨放电状态时对突触输入扰动的反应比处于 周期放电状态时的反应大。 6．大鼠在癫痛发作过程中对迷走神经刺激反应的变化。 在青霉素或戊四氮诱发的大鼠癫痛模型上电刺激迷走神经，观察 迷走神经刺激对癫痈引起的肌电活动的影响。发现迷走神经刺激可以 使大鼠癫病活动停止或减轻。迷走神经刺激对癫痈的这种抑制作用随 癫痛活动的进程而逐渐减弱。 7．海马神经元在癫痛样放电过程中对刺激反应的变化。 在海马脑片上记录m 区神经元的细胞外放电，在脑片加入青霉 素或蓉芦碱使神经元出现癫痛样放电。观察癫厢样放电前后海马神经 元对谷氨酸和Y－氢基丁酸的兴奋性和抑制性反应，发现两种反应随 癫瘸样放电的出现而逐渐减小。 第四军医大学博士论文5 8．受损DRG神经元对交感神经传出活动具有敏感性。 单纤维记录慢性压迫DRG神经元的自发放电，电刺激腰交感神经 干外周端可以使DRG神经元放电频率发生明显变化。 9．比较混饨和周期电脉冲的交感神经刺激对DRG神经元的放电频率的影 响，发现混饨的交感神经刺激所引起放电频率的变化比周期的交感神 经刺激所引起的变化显着。 10．在大鼠癫瘸模型上，观察到混饨的迷走神经刺激对大鼠癫痈引起 的肌电活动的抑制作用比周期的迷走神经刺激的作用强。 结 论 1．非周期放电神经元对刺激的反应比周期放电神经元更为敏感，称之为
谭宁, 徐健学, 杨红军, 胡叁觉[3]2003年在《引起神经元“非周期敏感现象”的分岔机制》文中指出实验发现神经元平均发放率变化率在放电脉冲序列串(ISI序列)呈非周期节律时普遍大于ISI呈周期节律时的平均发放率变化率,称为“非周期敏感现象”。以HR神经元模型和胰腺β-细胞模型为例,在合适的参数改变量作用下观察到了“非周期敏感现象”,并进一步讨论了平均发放率变化率与ISI序列动力学性质的关系。发现当ISI序列经历混沌.周期分岔时“非周期敏感现象”表现明显,尤其在ISI序列经历从混沌到嵌入在混沌中的周期窗口的分岔时表现最为显着。进一步的分析表明周期窗口在整个混沌带中所占测度较大,故混沌-周期分岔及从混沌到嵌入在混沌中的周期窗口分岔是引起神经元“非周期敏感现象”的一种重要动力学机制。实验结果支持上述结论。
刘国鹏, 胡叁觉, 樊爱琳, 韩晟, 王晓斌[4]2001年在《黑质致密部神经元的反应性与放电型式的关系》文中提出通过研究黑质致密部 (substantianigracompacta,SNc)神经元的放电型式与其对谷氨酸、多巴胺及缺氧敏感性的关系,探讨“非周期敏感”现象在神经系统的普遍性。在幼鼠的脑片胞外记录SNc神经元的自发放电 ,比较周期与非周期放电神经元对该叁种刺激反应的敏感性,并对非周期放电神经元的动作电位峰峰间期序列 (interspikeinterval,ISI)进行非线性动力学分析。结果表明 ,非周期放电神经元比周期放电神经元对上述叁种刺激更敏感 ;非周期放电神经元的放电ISI序列含有非稳定周期轨道族 ,提示非周期放电存在确定的动力学机制
刘国鹏, 胡叁觉, 韩晟, 王晓斌, 杨红军[5]2002年在《黑质致密部神经元对去甲肾上腺素的敏感性与其放电型式的关系》文中研究表明目的 研究黑质致密部 (SNc)神经元的放电型式与其对去甲肾上腺素 (NE)敏感性的关系 ,探讨“非周期敏感”现象的普遍性 .方法 在幼鼠的脑片胞外记录 SNc神经元的自发放电 .比较周期与非周期放电神经元对 NE反应的敏感性 ,对非周期放电神经元的放电进行非线性动力学分析 .结果 NE对 18个周期及 12个非周期放电神经元呈现兴奋作用 ,对 16个周期及 12个非周期放电神经元呈现抑制作用 .无论兴奋或抑制作用 ,非周期放电神经元对不同浓度 NE的反应程度均比周期放电神经元大 (P<0 .0 1) ;NE的兴奋及抑制作用可分别被酚妥拉明 (2 0μmol· L- 1 )及舒必利 (1μmol· L- 1 )阻断 ;在非周期放电神经元的放电序列中测出非稳定周期轨道 .结论 SNc的非周期放电神经元比周期放电神经元对 NE更敏感 ,这种敏感性可能与非周期放电的混沌特性有关 .
杨红军, 胡叁觉, 菅忠, 万业红, 龙开平[6]2000年在《受损背根节神经元对四乙基胺反应的敏感性与其放电型式的关系》文中进行了进一步梳理为了研究受损背根节神经元的放电型式与其对钾离子通道阻断剂四乙基胺 (tetraethylammonium ,TEA)反应敏感性的关系 ,在大鼠背根节慢性压迫模型上记录单纤维自发放电。这些自发放电有周期和非周期两种型式 ,TEA (2mmol/L)分别引起 2 7 3%的周期放电神经元和 93 2 %的非周期放电神经元的放电增加 (P <0 0 1)。非周期放电神经元对不同浓度的TEA的反应均比周期放电神经元大 (P <0 0 1)。当 5个对TEA不敏感的周期放电神经元转化为非周期放电后 ,对TEA出现明显的反应。在阵发放电中 ,TEA使非周期性的阵发放电间期明显减小(P <0 0 1) ,而周期性的串放电峰峰间期基本不变 (P >0 0 5 )。在阵发放电序列中测出非稳定周期轨道 ,说明阵发放电中具有确定性混沌。结果表明 ,具有混沌特性的非周期放电神经元比周期放电神经元对TEA反应敏感
张广军, 王珏, 徐健学, 姚宏, 王相波[7]2008年在《阿尔茨海默病的动力学机制与神经元的随机共振》文中进行了进一步梳理本文从随机共振的意义上研究了阿尔茨海默病动力学机制。首先,本文阐述了神经元模型的分岔行为,其次研究了神经元模型的随机共振。再次,根据神经电生理实验的结果,解释神经元模型传递神经信息与神经元动力学特性分岔之间关联的动力学机制,最后,根据神经元在传递信息时随机共振所起的积极作用,在随机共振的意义上提出了阿尔茨海默疾病的动力学机制。
杨红军, 胡叁觉, 段建红[8]2001年在《受损背根节神经元对高浓度钙反应的敏感性与其放电型式的关系》文中研究指明目的 研究受损背根节 (DRG)神经元的放电型式与其对高浓度钙 (Ca2 + )反应敏感性的关系 .方法 在大鼠慢性压迫 DRG模型上记录单纤维的自发放电 ,比较具有周期和非周期放电型式的神经元对 Ca2 +反应敏感性 .结果 2 1%的周期放电神经元和 83%的非周期放电神经元对 Ca2 + (5 mmol·L- 1 )有反应 (P<0 .0 1) .非周期放电神经元对不同浓度 Ca2 +的反应均比周期放电神经元大 (P<0 .0 1) .将对 Ca2 + 无反应的周期放电神经元转化为非周期放电后 ,对同一浓度的 Ca2 +出现明显的反应 .结论 非周期放电神经元比周期放电神经元对高钙反应敏感 .
王秀[9]2012年在《神经元对输入波动敏感性的研究》文中研究表明敏感性是表征神经元对外界刺激响应的一个重要特征。神经元对输入的敏感性有利于信号的获取和编码。针刺和电极刺激是具有波动性的输入，研究神经元对其的敏感性有助于理解其作用机理。本文基于模型，研究神经元对输入波动的敏感性问题。本文首先建立不同刺激下的神经元模型，采用平均放电频率表征神经元的输出，研究神经元的放电敏感性。本文提出两类敏感性，一是放电频率对输入参数的敏感性，二是放电频率对噪声的敏感性。根据建立的波动输入下的神经元模型，首先研究电流波动下神经元的敏感性，通过数值分析得到了神经元的不同放电模式，通过电压曲线和放电模式的分析发现，神经元对波动电流刺激具有敏感性，即放电频率随电流参数变化而显着变化。然后在电流波动基础上加入噪声因子，得到电流刺激-噪声-放电频率的二维/叁维关系，证明噪声影响神经元的敏感性。根据电磁定律得到了电磁场对神经元作用的方式，即感应电场。在所建模型基础上分析了不同感应电场对神经元放电活动的影响，并通过对模型的修正，得到了外电场下神经元的电压曲线，放电频率-电场参数二维/叁维关系，发现神经元对感应电场具有敏感性并得到了噪声对电场敏感性的影响。本文研究表明，电流刺激和感应电场的频率或幅值以及噪声强度的改变均会影响神经元的放电敏感性，证明采用电磁场可以影响神经元的放电活动，为采用电磁场治疗和探测精神疾病提供了理论思路。
康波[10]2002年在《混沌控制与混沌优化及其在组合电路测试生成中的应用研究》文中进行了进一步梳理混沌控制与混沌优化是当前混沌学研究领域的一个重要课题。本论文在对混沌控制与混沌优化的相关理论和方法进行较为全面、系统的研究基础上，提出了一些新的混沌控制与混沌优化方法，并针对混沌优化与混沌神经网络在组合电路测试生成问题中的应用展开了详细研究，提出了基于混沌优化的组合电路测试生成方法，得到了有价值的成果。本文的主要内容与创新贡献包括以下几个方面：1．基于一类混沌系统的一维返回映射图，研究了混沌系统的一类外部周期性脉动控制方法，包括常量脉动控制方法与反馈脉动控制方法，并针对非线性阻尼摆中混沌行为的控制问题进行了详细研究，仿真实验结果验证了脉动控制方法的有效性与好的鲁棒性。将神经网络与内模控制相结合，提出了一种用基于BP神经网络的内模控制方案进行混沌控制的方法，并重点针对Duffing振荡器的混沌控制问题进行了详细设计与实验研究。仿真实验表明，基于神经网络的混沌控制方法不仅能实现对混沌行为的有效控制，而且还具有强的鲁棒性与自适应能力。2．将混沌搜索与Hopfield网络的梯度算法结合，提出了一种基于混沌搜索的梯度算法，并基于组合电路测试生成的Hopfield神经网络模型，用上述算法来求网络能量函数的最优解，提出了一种基于混沌搜索的测试生成算法，仿真实验表明，该算法能有效克服梯度算法易于陷入局部极小的不足，并具有较快的优化速度，提高了测试生成的效率。3．通过在组合电路的Hopfield神经网络模型中引入自反馈项，从而构成了组合电路的混沌神经网络模型，提出了基于混沌神经网络的测试生成方法，并针对混沌神经网络自反馈项的控制策略，分别提出了具有固定退化规律的一般算法和随搜索进程适当调整的改进算法，仿真实验表明，一般算法具有很高的测试生成速度与测试生成概率，而改进算法能够将测试生成概率提高到100％，明显优于Hopfield神经网络。4．将混沌动态与遗传算法结合，利用混沌序列来控制遗传算法中交叉和变异操作，即通过引入混沌交叉与混沌变异的概念，提出了一种改进型遗传算法——混沌遗传算法。基于组合电路测试生成的Hopfield神经网络模型，并针对<WP=6>测试生成问题的具体特点，将混沌遗传算法用于求解网络能量函数的最优值，提出了一种基于混沌遗传算法的组合电路的测试生成方法，实验结果表明所提出方法具有良好的全局搜索能力，加快了测试生成过程，提高了测试生成效率，具有重要的实用价值。5．针对故障测试集最小化问题的具体特点，引入一种特殊的混沌搜索算法与混沌遗传算法，分别提出了基于混沌搜索与基于混沌遗传算法等两种测试集最小化方法，实验表明，前一种方法极大地提高了最小完备测试集生成速度，能很好地解决中等规模测试集最小化问题，而后一种方法具有更快优化速度，适合于大规模复杂故障测试集的最小化问题。
参考文献：
[1]. 黑质致密部神经元的“非周期敏感”现象[D]. 刘国鹏. 第四军医大学. 2001
[2]. 神经元的“非周期敏感”现象[D]. 杨红军. 第四军医大学. 2001
[3]. 引起神经元“非周期敏感现象”的分岔机制[J]. 谭宁, 徐健学, 杨红军, 胡叁觉. 生物物理学报. 2003
[4]. 黑质致密部神经元的反应性与放电型式的关系[J]. 刘国鹏, 胡叁觉, 樊爱琳, 韩晟, 王晓斌. 生物物理学报. 2001
[5]. 黑质致密部神经元对去甲肾上腺素的敏感性与其放电型式的关系[J]. 刘国鹏, 胡叁觉, 韩晟, 王晓斌, 杨红军. 第四军医大学学报. 2002
[6]. 受损背根节神经元对四乙基胺反应的敏感性与其放电型式的关系[J]. 杨红军, 胡叁觉, 菅忠, 万业红, 龙开平. 生理学报. 2000
[7]. 阿尔茨海默病的动力学机制与神经元的随机共振[C]. 张广军, 王珏, 徐健学, 姚宏, 王相波. 第叁届北京国际康复论坛论文集. 2008
[8]. 受损背根节神经元对高浓度钙反应的敏感性与其放电型式的关系[J]. 杨红军, 胡叁觉, 段建红. 第四军医大学学报. 2001
[9]. 神经元对输入波动敏感性的研究[D]. 王秀. 天津大学. 2012
[10]. 混沌控制与混沌优化及其在组合电路测试生成中的应用研究[D]. 康波. 电子科技大学. 2002