神经元群体/集群电活动对行为任务的稀疏编码机制研究

发布时间：2024-03-13 23:13

　　研究目的： 神经元群体中的神经元对行为任务有着不同程度的编码：(1)功能神经元集群在行为任务的执行过程中发挥了主要作用(2)群体中非集群神经元的电活动也会发生改变,也参与编码。由于神经元活动具有稀疏特性,若随机选择若干个神经元去实现植入式脑机接口,至少需要多少神经元才能完成任务呢?本论文研究了在两种不同的行为任务中,清醒动物皮层神经元群体/集群电活动对行为任务的稀疏编码机制。第一部分以大鼠为研究对象,研究大鼠前额叶皮层神经元集群对工作记忆事件的编码。第二部分是以恒河猴为研究对象,研究神经元群体在脑机接口任务中的编码机制,探索至少需要多少神经元才能够有效地编码信息。 第一部分：大鼠内侧前额叶皮层神经元集群对工作记忆事件的编码 1.研究方法： 1)实验动物：雄性SD大鼠10只,体重300-350g。 2)大鼠进行Y迷宫工作记忆任务训练,直到大鼠操作正确率达到80%。 3)在大鼠内侧前额叶皮层植入16通道微电极阵列。 4)应用Cerebus128通道信号采集系统在体记录大鼠在Y迷宫工作记忆过程中内侧前额叶皮层的16通道神经电信号。 5)从16通道原始信号中获取神经元群体发放动作电位的时空序列...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
縮略语/符号说明
第1章 前言
    1.1 研究背景
        1.1.1 脑机接口的概念
        1.1.2 神经元群体/集群稀疏编码
        1.1.3 科学问题的提出
    1.2 研究目的
    1.3 研究内容
    1.4 创新点
第2章 原理与方法
    2.1 植入式多通道同步记录技术
        2.1.1 植入式多通道同步记录技术的发展
        2.1.2 植入式在体多通道同步记录采集系统的组成
    2.2 神经元集群编码
        2.2.1 神经元集群频率编码
        2.2.2 神经元集群熵编码
第3章 大鼠前额叶皮层神经元集群对工作记忆事件的编码
    3.1 工作记忆
        3.1.1 工作记忆的概念
        3.1.2 内侧前额叶皮层在工作记忆中的作用
        3.1.3 Hebb细胞集合学说
    3.2 获取工作记忆任务中大鼠内侧前额叶皮层神经元群体电活动的实验
        3.2.1 实验动物
        3.2.2 Y迷宫行为学实验
        3.2.3 Y迷宫适应性训练
        3.2.4 大鼠工作记忆任务的训练方法
        3.2.5 多通道微电极阵列植入手术
        3.2.6 大鼠工作记忆过程中内侧前额叶皮层神经电信号的采集
        3.2.7 多通道原始数据的预处理
    3.3 结果
        3.3.1 大鼠在Y迷宫工作记忆任务中的行为学结果
        3.3.2 大鼠内侧前额叶皮层神经元对工作记忆事件的调制
        3.3.3 大鼠在工作记忆过程中内侧前额叶皮层神经元集群频率编码
        3.3.4 大鼠在工作记忆过程中内侧前额叶皮层神经元集群熵编码
    3.4 结论与讨论
        3.4.1 工作记忆中大鼠内侧前额叶皮层的神经元群体编码
        3.4.2 神经元集群的预先性活动
        3.4.3 神经元集群频率编码和熵编码
        3.4.4 神经元发放熵值计算中窄带带宽的选择
        3.4.5 神经元发放熵值计算中窗口和步长的选择
第4章 恒河猴运动皮层神经元群体对脑机接口任务的编码
    4.1 脑机接口实验设计
        4.1.1 实验动物
        4.1.2 脑机接口实验平台
        4.1.3 恒河猴运动皮层多通道微电极阵列植入手术
    4.2 结果
        4.2.1 恒河猴在脑机接口任务的行为学结果
        4.2.2 恒河猴初级运动皮层神经元在脑机接口任务的调谐属性
        4.2.3 恒河猴在脑机接口任务中EMGs的调谐属性
    4.3 结论与讨论
        4.3.1 脑机接口中恒河猴初级运动皮层的神经元集群的频率编码
        4.3.2 线性模型的有效性
        4.3.3 至少需要多少个神经元才能有效地实现BMI?
        4.3.4 EMGs的预测
第5章 总结
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
综述
    综述参考文献
致谢



本文编号：3927713