信鸽OT区神经元在不同颜色背景下的亮度信息解码

发布时间：2020-07-13 15:27

【摘要】：颜色和亮度是视觉信息的两个基本属性。探究不同颜色背景下的亮度信息解码对于理解视觉系统的信息处理机制,解析颜色对亮度信息的调制规律,评估视觉假体等植入式脑机接口的刺激效果等具有重要意义。鸟类具有发达的视觉系统和卓越的颜色感知能力,是视觉研究的理想材料。视顶盖(The Optic Tectum,OT)是鸟类视觉信息处理的关键神经核团,其接收视网膜神经节细胞轴突传递的信息,进行调制、编码、整合等处理。本文主要进行了OT区神经元在不同颜色背景下的亮度信息解码的研究,设计了不同颜色背景下的亮度刺激实验,采用微电极阵列检测了信鸽OT区神经元集群响应信号,设计了不同颜色背景下的亮度信息解码算法,探究了颜色背景对亮度解码的调制作用。本文的主要工作和研究结果如下:(1)测定了不同颜色背景下OT区神经元的感受野位置根据鸽子视网膜颜色敏感细胞种类,设计了红、绿、蓝、黑、白五种棋盘格刺激模式,通过对OT区神经元发放的Spike序列进行反向相关法分析,结果发现不同颜色背景下确定的神经元感受野位置和范围比较接近,存在较大范围的重合。黑、白刺激下感受野的中心坐标几乎重叠在一起,绿色背景下的感受野范围较大,红色背景下的感受野范围较小。(2)解码了不同颜色背景下的亮度信息依次选取了色相环(Hue)六等分处H0、H16、H33、H49、H66、H82处对应的颜色,设计了颜色背景下的亮度刺激模式,提取了Spike序列的集群发放率特征,分别构造了多元线性逆滤波器算法和BP算法,解码了不同颜色背景下的亮度信息,以亮度信息的估算值与实际值之间的相关系数为指标衡量了解码效果,结果发现:H66颜色背景对应的相关性曲线始终处于六种颜色曲线的最下方,表明H66对应的颜色背景削弱亮度信息的解码;在色相环中相邻的几种颜色相关性曲线十分接近,例如黄色和绿色、红色和洋红色。(3)探究了四个参数变化对实验结果的影响比较了神经元集群数目、时间窗口bin的大小、刺激后响应持续时间、刺激后开始时间四种参数变化对不同颜色背景下的亮度刺激解码影响。结果发现,参与解码的神经元集群数在3-10范围内、时间窗的划分个数小于10个、刺激开始后至30ms-150ms范围内、刺激后的开始时间20ms之内具有较高的解码正确率。正交试验的结果发现,在所选因素范围内,并未发现四因素对实验结果影响的主次顺序。即使各自在单因素实验中有较好的结果,组合之后也可能对实验结果有负的影响。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q42;TP391.41

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本文编号：2753644