牛蛙视网膜神经节细胞编码方式的研究

发布时间：2024-05-11 00:46

　　视觉是人类和高等动物认识客观世界的主要方式之一。视觉系统如何有效地编码丰富多彩的视觉场景一直是神经科学家研究关注的问题之一。视网膜是视觉神经信息处理的第一环节。神经节细胞是视网膜唯一的输出神经元,在不同视觉刺激条件下会表现不同的放电活动模式。研究表明神经节细胞可以利用多种编码方式,如频率编码、时间结构编码以及协同编码等,来有效地编码外界刺激。那么,视网膜神经节细胞的编码方式与视觉刺激模式以及神经网络结构间存在怎样的联系?本研究以视网膜电生理实验为基础,利用平面微电极记录系统,结合药理学、信息论和计算模型等方法,考察了牛蛙视网膜神经节细胞的编码方式,并探讨了其可能的生理机制和意义。持续时间是视觉刺激的重要特征之一。本论文的第一部分以牛蛙边界检测器细胞(changing contrast detector,瞬时ON-OFF型神经节细胞)作为研究对象,考察了神经节细胞给光反应和撤光反应对刺激持续时间信息的编码方式。实验结果表明,虽然单个神经元放电反应特征(反应延时和放电频率)和神经元群体活动特征(相关性放电强度)都会随着刺激持续时间的变化而改变,但是80%以上的刺激信息是由单个神经元的活动所...

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 引言
    1.1 视觉通路及视网膜解剖结构
    1.2 牛蛙视网膜神经节细胞的分类
    1.3 视网膜给光通路和撤光通路
    1.4 视网膜神经节细胞的协同放电
    1.5 视网膜中多巴胺的功能
    1.6 视网膜神经元的适应现象
    1.7 神经元的编码策略
    1.8 本论文研究的问题
第二章 材料与方法
    2.1 多电极记录系统
        2.1.1 视觉刺激系统以及刺激模式
        2.1.2 灌流系统
        2.1.3 平面微电极阵列
        2.1.4 信号记录系统
        2.1.5 屏蔽系统
    2.2 基本实验程序
        2.2.1 标本制备
        2.2.2 信号采集及动作电位的检测
    2.3 刺激前后时间直方图
    2.4 神经元放电序列的互相关分析
    2.5 神经元协同活动的计算模型
    2.6 信息编码的计算
        2.6.1 互信息的计算
        2.6.2 基于协同理论的信息量计算
        2.6.3 基于不匹配模型的信息量计算
        2.6.4 单个神经元放电活动编码的信息量
    2.7 基于线性支持向量机的分类
    2.8 基于接受者操作特征曲线的分类
第三章 结果
    3.1 神经元在不同刺激持续时间下的反应特征
        3.1.1 单个神经元的反应特征
        3.1.2 神经元协同活动特征
    3.2 神经节细胞对不同刺激持续时间信息的编码
        3.2.1 神经节细胞携带的总信息量
        3.2.2 神经节细胞放电频率和相关性强度携带的信息量
        3.2.3 单个神经节细胞放电活动携带的信息量
    3.3 多巴胺对神经节细胞信息编码的调控
        3.3.1 多巴胺对神经元放电活动的调控
        3.3.2 多巴胺对神经元信息编码的调控
    3.4 亮度适应过程中神经节细胞的放电活动
        3.4.1 神经节细胞亮度适应现象
        3.4.2 亮度适应中协同活动的变化
    3.5 神经节细胞同步化活动的计算模型
        3.5.1 输入电流和突触连接对神经元相关强度的影响
        3.5.2 电突触短时程增强模型
    3.6 亮度适应过程中同步化活动的功能
        3.6.1 神经节细胞协同活动携带视觉刺激的信息量
        3.6.2 基于神经节细胞群体活动的刺激甄别
第四章 讨论
    4.1 神经节细胞反应活动随刺激持续时间变化的机制
    4.2 视网膜给光通路和撤光通路的不对称性
    4.3 多巴胺对信息编码的调控
    4.4 神经节细胞的适应现象以及信息编码
    4.5 亮度适应中同步化活动变化可能的生理机制和意义
总结和展望
参考文 献
攻读博士学位期间已发表和已完成的论文
致谢



本文编号：3969268