神经元系统中反随机共振现象的研究
本文选题:反随机共振 切入点:Hodgkin-Huxley神经元模型 出处:《太原理工大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:神经系统内信息的处理和传递都是通过神经元来实现的,这使得神经元呈现出或放电或静息的状态,当遭到神经元四周环境尤其是不同噪声源的影响时,神经元表现出不同形式的放电行为确保以最高效率传递生物体内的信息。与以往研讨发现的随机共振,相干共振等现象比较,本文研究的是神经元放电过程中的抑制效果。在本文中我们基于经典Hodgkin-Huxley神经元模型,系统研究了多种噪声源对神经元系统放电行为的影响,主要内容和结论如下:1.研究了非高斯色噪声对神经元放电的抑制效应。与高斯白噪声和高斯色噪声的探讨结果比较,研究表明非高斯色噪声中相关时间和偏高斯系数等随机因素对系统内神经元放电都起到了抑制作用。达到神经元放电的电流强度阈值后,需要达到一定的噪声强度值才会发生反随机共振现象,并且噪声强度和相关时间越大,神经元平均放电率越大;相关时间达到一定数值时,偏高斯系数和噪声强度的改变不再能够影响神经元放电;在此基础上,显著存在一个电流强度值使得神经元放电抑制效果达到最佳.2.研究了有界噪声对系统内神经元放电的抑制效果。结果显示不仅仅在噪声路径无界的情况下能够发生反随机共振现象,有界噪声中的振幅和频率等对神经元放电也能起到抑制作用。在合理的电流强度范围内,振幅越大,频率越小,神经元放电抑制效果越佳;然而,达不到噪声强度数量级时反随机共振现象基本不会出现;振幅和频率一定的条件下,电流强度的微小变化就会对神经元放电抑制效果产生很大的影响,即神经元放电的抑制效果对电流强度的敏感度很高。3.研究了两个神经元耦合之后在高斯白噪声和高斯色噪声的激励下放电的同步性和抑制性效果。通过比较神经元在二者不同激励下的时间历程图和相图,我们发现相关时间这一随机因素的存在使得神经元放电同步状态的实现变得更加容易,并且随着相关时间的增大神经元放电出现了明显的抑制效果,即发生了反随机共振现象;同时,我们还发现在高斯白噪声激励下耦合系数的增大对神经元放电同步起到明显的促进作用。
[Abstract]:The processing and transmission of information in the nervous system is achieved through neurons, which make the neurons present a state of discharge or rest, when affected by the surrounding environment of neurons, especially by different noise sources. Neurons exhibit different forms of discharge behavior to ensure maximum efficiency in the transmission of biological information. Compared with the phenomena of stochastic resonance and coherent resonance found in previous studies, In this paper, we study the effects of various noise sources on the firing behavior of neuron system based on the classical Hodgkin-Huxley neuron model. The main contents and conclusions are as follows: 1. The inhibitory effect of non-#china_person0# color noise on neuronal discharge was studied. The results show that random factors, such as correlation time in non-#china_person0# color noise and slanting Gao Si coefficient, can inhibit the firing of neurons in the system, and reach the threshold of current intensity of neuronal discharge. The anti-stochastic resonance phenomenon will occur only when the noise intensity reaches a certain value, and the greater the noise intensity and the correlation time, the greater the average discharge rate of neurons, and when the correlation time reaches a certain value, The change of partial Gao Si coefficient and noise intensity can no longer affect the firing of neurons. There is a significant current intensity value to optimize the inhibitory effect of neuron discharge. The effect of bounded noise on the suppression of neuronal discharge in the system is studied. The results show that not only the unbounded noise path can be generated. Inverse Stochastic Resonance, The amplitude and frequency of bounded noise can also inhibit the firing of neurons. In the range of reasonable current intensity, the larger the amplitude, the smaller the frequency, the better the inhibitory effect of neuron discharge. When the noise intensity is not in the order of magnitude, the phenomenon of anti-stochastic resonance will not appear basically. Under the condition of certain amplitude and frequency, the small change of the current intensity will have a great influence on the suppression effect of the neuronal discharge. That is, the inhibitory effect of neuronal discharge is highly sensitive to the current intensity. The synchronism and inhibitory effect of two neurons coupled under the excitation of Gao Si white noise and Gao Si color noise are studied. The time history diagram and phase diagram of element under different excitation, We find that the existence of the random factor of correlation time makes it easier to realize the synchronous state of neuronal discharge, and with the increase of correlation time, the discharges of neurons appear obvious inhibition effect, that is, the phenomenon of anti-stochastic resonance occurs. At the same time, we also find that the increase of coupling coefficient under the excitation of Gao Si white noise can obviously promote the synchronization of neuronal discharge.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:Q424;TN911.4
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本文编号:1575632
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