基于FPGA的生物神经突触的模拟与实现

发布时间：2021-08-18 21:32

　　在生物神经系统中,神经元之间是通过突触相互连接的,神经突触的传递作用主要在于实现神经元之间的信息交流,其中传递过程复杂且占主导地位的传递方式则是化学突触传递。本文以兴奋性化学突触为主要研究对象,采用用于描述神经元动作电位产生和传导机制的Hodgkin-Huxley模型作为突触前和突触后神经元,以基于不同机制的化学突触模型连接两个HH神经元模型构成简单的化学突触单向耦合结构,对五种化学突触模型进行建模仿真和硬件实现。首先,生物神经元和突触的基本理论及其数学模型。描述了生物神经元和神经突触的基本结构,并且说明了神经元的电生理活动以及突触的电生理特征。对所采用的神经元数学模型,即HH神经元模型和五种不同的化学突触数学模型进行了描述。其次,神经突触的数值模拟研究。对基于不同机理的五种化学突触模型进行了Simulink建模仿真,探究了其化学突触传递特性,并且采用相关系数法对五种化学突触的仿真模拟结果进行了比较研究,分析出了五种化学突触模型中最接近于生物学实际的模型。此外,以其中一种化学突触模型为研究对象,分析了在突触间隙神经递质的浓度和耦合强度不同的因素下对突触响应结果的影响和突触后神经元活动的... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

神经元结构示意图

动作电位示意图

化学突触结构示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]动态突触、神经耦合与时间延迟对神经元发放的影响[J]. 于文婷,张娟,唐军.  物理学报. 2017(20)
[2]基于HH模型的神经元网络的数值模拟与FPGA实现[J]. 闻佳,逯迈,董绪伟,王金龙.  航天医学与医学工程. 2017(01)
[3]基于短时程突触可塑性的随机Hodgkin-Huxely神经元网络[J]. 周家程,丁少杰,张雪娟.  浙江师范大学学报(自然科学版). 2016(03)
[4]一种基于FPGA的航空发动机独立超转保护系统[J]. 蒋文亮,陆千里,于真,朱银玉,黄金泉.  航空动力学报. 2016(02)
[5]基于现场可编程门阵列的Hodgkin-Huxley模型神经元动作电位的数值模拟功能实现[J]. 王金龙,逯迈,胡延文,陈小强,潘强强.  生物医学工程学杂志. 2015(06)
[6]化学耦合神经环路的震荡周期[J]. 杨浦,付喆.  福建师范大学学报(自然科学版). 2015(06)
[7]基于相关系数分析的脑电信号特征选择[J]. 周金治,唐肖芳.  生物医学工程学杂志. 2015(04)
[8]一类自突触作用下神经元电路的设计和模拟[J]. 任国栋,武刚,马军,陈旸.  物理学报. 2015(05)
[9]神经元网络同步放电的抗扰特性[J]. 常小龙,丁国良,娄建安.  上海交通大学学报. 2014(10)
[10]HR神经元网络抗脉冲干扰特性的研究[J]. 常小龙,刘尚合,满梦华,褚杰.  华中科技大学学报(自然科学版). 2014(06)

博士论文
[1]基于脑电的磁刺激穴位复杂脑功能网络研究[D]. 尹宁.河北工业大学 2013

硕士论文
[1]仿神经元突触行为的碳纳米管晶体管制备技术的研究[D]. 尹长青.清华大学 2015



本文编号：3350662