包络调制信号和电磁辐射驱动下神经动力学研究

发布时间：2022-02-18 12:09

　　生物神经元接收多个噪声振荡信号的研究是认识信号叠加的动态响应对大脑信息处理的基础,对皮层神经元在嘈杂的环境中的信息传递的研究是当前神经科学领域内国际前沿热门课题。本文针对包络调制信号和电磁辐射驱动下的神经动力学作出了研究,利用非线性动力学的方法,在高斯白噪声的条件下,对FHN神经元模型进行计算模拟,取得了以下的研究成果:1.本文讨论了具有包络调制信号的FHN模型,通过利用时间序列图、功率谱、最小变量系数、相图等研究方法发现在中等噪声强度下,FHN神经元放电的脉冲序列更加规则,同时也发现神经元的脉冲与包络调制信号很同步。同时也发现,神经元放电状态和包络信号也会产生同步现象。2.含有拍频的FHN神经元模型的基础上加入电磁信号进行模拟并讨论,发现随机振动仍然存在。这主要是考虑电磁诱导对神经元的影响,同时,在选择合适的参数下,脉冲序列和包络信号同步现象更明显。3.选取100个神经元,通过在神经网络中引入包络信号来研究网络放电的同步性。本文在控制其它参数的基础上分别就连接概率,恒定电流强度,噪声强度为研究对象,来分析网络同步放电和信号响应。利用时间演化图、时间序列图、平均放电率以及傅里叶系数等方... 

【文章来源】：华中师范大学湖北省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 神经元简介
    1.2 神经元电生理特性
        1.2.1 静息电位
        1.2.2 动作电位
        1.2.3 离子通道的种类
    1.3 神经元网络
    1.4 包络调制信号和电磁辐射在神经动力学中的研究现状
        1.4.1 包络调制信号作用下的HH神经系统
        1.4.2 电磁辐射下的神经动力学研究
        1.4.3 完善神经科学领域的不足
    1.5 本文的研究目的
    1.6 本文的内容安排
第二章 神经元模型研究的基础知识
    2.1 常用的神经元模型
        2.1.1 Hodgkin-Huxley神经元模型
        2.1.2 Fitzhugh-Nagumo神经元模型
        2.1.3 Morris-Lecar神经元模型
        2.1.4 Hindmarsh-Rose神经元模型
        2.1.5 Chay神经元模型
    2.2 包络调制信号的描述
    2.3 同步
    2.4 本论文中用到的研究方法
        2.4.1 时间序列图
        2.4.2 傅里叶系数
        2.4.3 功率谱
        2.4.4 变量系数
第三章 包络调制信号和电磁辐射下单个神经元随机振动
    3.1 改善的FHN模型的描述
    3.2 包络信号对神经元随机振动的影响
        3.2.1 固定拍频大小,神经元的膜电位受噪声影响分析
        3.2.2 拍频和噪声作用下,神经元的功率谱分析
        3.2.3 变量系数随噪声强度变化分析
        3.2.4 相图分析
    3.3 振幅对FHN神经元的影响分析
        3.3.1 改变振幅大小对神经元膜电位的影响分析
        3.3.2 固定拍频和噪声大小,神经元功率谱受振幅影响分析
    3.4 电磁诱导的具有包络信号的FHN模型
        3.4.1 固定拍频和噪声强度,改变反馈系数对膜电位的分析
        3.4.2 最小系数随反馈系数的变化分析
        3.4.3 固定拍频和反馈系数,改变噪声强度对膜电位的分析
        3.4.4 最小系数随反馈系数的变化
        3.4.5 相图分析
    3.5 本章小结
第四章 包络调制信号和电磁辐射下神经元网络同步
    4.1 FHN网络模型的描述
    4.2 数值模拟和理论分析
        4.2.1 网络连接概率对网络放电状态和同步,信号响应的影响
        4.2.2 恒定电流强度对网络放电同步和信号响应的影响
        4.2.3 噪声强度对网络放电同步和信号响应的影响
    4.3 本章小结
第五章 总结和展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]感应电场作用下神经元模型的放电机制及稳定性分析[J]. 都琳,曹子露,张莹.  机械科学与技术. 2017(02)
[2]神经元模型对比分析[J]. 徐泠风,李传东,陈玲.  物理学报. 2016(24)
[3]一种基于BP神经网络的快速谐波分析算法研究[J]. 李德超.  电瓷避雷器. 2014(06)
[4]不同耦合下混沌神经元网络的同步[J]. 吴望生,唐国宁.  物理学报. 2012(07)
[5]Harmonic stochastic resonance-enhanced signal detecting in NW small-world neural network[J]. 王道光,梁小明,王晶,杨成方,刘凯,吕华平.  Chinese Physics B. 2010(11)
[6]交流外电场下映射神经元放电节律的分析[J]. 于海涛,王江,邓斌,魏熙乐.  生物物理学报. 2010(10)
[7]非线性时滞反馈实现离散神经元网络的去同步化[J]. 于海涛,王江,车艳秋,邓斌,魏熙乐.  动力学与控制学报. 2010(04)
[8]生物神经网络系统的动力学研究进展及展望[J]. 郑艳红,王青云.  复杂系统与复杂性科学. 2010(Z1)
[9]神经元电活动不同节律模式的几种变化过程[J]. 杨卓琴.  物理学报. 2010(08)
[10]Delay-aided stochastic multiresonances on scale-free FitzHugh-Nagumo neuronal networks[J]. 甘春标,Perc Matjaz,王青云.  Chinese Physics B. 2010(04)

博士论文
[1]兴奋—抑制神经元网络的放电动力学特性研究[D]. 李慧妍.北京邮电大学 2018
[2]电磁场对神经元网络同步影响的研究[D]. 于凯.天津大学 2013

硕士论文
[1]神经元兴奋模式动力学机制研究[D]. 王玉祥.河北工业大学 2012
[2]低频振荡模式的傅里叶及神经网络分析方法研究[D]. 马建伟.长沙理工大学 2012



本文编号：3630812