神经元模型离子活动的动力学分析及其动态特征光相位检测方法

发布时间：2023-04-09 15:01

　　神经元作为神经系统结构和功能的基本单位,以离子跨膜输运的形式实现生物电信号的产生、变化以及传播,研究神经元信息传递活动机理有着重要的意义。各类神经元模型的建立和广泛研究,揭示了神经信息编码中神经电活动的时间节律和振荡模式,不仅为临床上神经信号的干预,也为人工神经网络的建立提供了理论基础。目前被应用广泛的神经元电生理理论模型中,离子通道动力学模型较为多见,这类动力系统对细胞膜内外离子交换动态变化的描述起到重要作用。但关于周期性刺激对系统行为调制作用机理的研究,无论是对经典的生物神经元动力学模型还是对人工神经网络中应用较多的近似模型都还不够充分。此外,对于神经元胞内离子活动的检测,目前的研究大多基于荧光标记技术,操作要求和成本较高,并且荧光对样品活性有一定影响,如何无损免标记地检测和表征原态神经细胞的活动一直是生命科学等领域研究的热点问题之一。本文基于IP₃-Ca²⁺振荡模型研究胞内钙离子浓度变化的动力学特征,基于周期性外部刺激在临床上的应用背景,研究了系统在其调制下的动态行为。运用快-慢动力学分析方法研究神经元放电的动作电位与钙离子浓度之间的关...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 基于电生理学实验的动力学研究
        1.2.2 基于光学技术的研究
    1.3 本文的主要研究内容及创新点
第二章 周期刺激下神经元IP₃-Ca²⁺离子振荡模型的动力学行为
    2.1 引言
    2.2 IP₃-Ca²⁺振荡模型及其在周期外激励作用下的动力学行为
    2.3 不同参数条件下系统的其它簇振荡模式及其机理
    2.4 本章小结
第三章 一个神经元活动分段线性模型及其在周期刺激调制下的动力学行为
    3.1 引言
    3.2 分段线性模型及其非光滑分岔分析
        3.2.1 二维分段线性神经元模型
        3.2.2 非光滑分岔分析
    3.3 系统参数对周期振荡模式的影响
        3.3.1 外激励频率对系统周期振荡的影响
        3.3.2 外激励幅值对系统周期振荡的影响
        3.3.3 其它参数调制下系统不同类型的簇振荡
    3.4 本章小结
第四章 神经元模型离子活动动态特征的光相位检测方法
    4.1 引言
    4.2 神经元模型相位特征分析
        4.2.1 神经元基本模型及其静态相位分布
        4.2.2 折射率变化对细胞相位特征的动态影响
    4.3 基于异质对比补偿的亚结构局部分析
        4.3.1 异质对比补偿法的原理
        4.3.2 异质对比补偿法有效性的验证
        4.3.3 基于异质对比补偿法的样品动态表征
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及其他科研成果



本文编号：3787225