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《天津大学》 2008年
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外电场下神经元的分岔研究

车艳秋  
【摘要】: 神经元是神经系统的基本结构和功能单元,在神经信息处理过程中起着关键的作用。本文研究外电场对神经元系统的作用规律,为从更宏观的尺度研究外电场对神经系统各种功能的影响提供借鉴。 首先,在分析外电场下细胞膜电生理特性的基础上,建立了外电场作用下的神经元模型。然后,利用分岔理论,得到了直流电场下Hodgkin-Huxley(HH)模型和Morris-Lecar(ML)模型的详细分岔结构;给出了存在多稳态现象的参数区域,并揭示了其产生的分岔机制。研究了不同幅值和频率的交流电场下HH神经元的动态行为,利用Poincare截面、ISI和平均放电率等方法,发现了包括无混沌加周期和锁相—混沌(或拟周期)交替等放电序列及其动态转迁过程;得到了幅频参数空间的Anorld图,揭示了放电模式对刺激输入的编码机制。 通过对外电场下ML神经元的分岔分析,发现了四种不同的兴奋和放电特性,各种放电之间只需要改变一个外电场参数即可实现相互转换。建立了三种基于ML模型的簇放电最小模型,给出了调节模型参数改变簇放电特性的一般规律。 鉴于神经元同步行为的重要作用,本文应用相位降维方法,研究了外电场下两神经元(峰放电神经元或簇放电神经元)电突触耦合和化学突触耦合下的同步特性。得到了刺激电流、电场、耦合性质及耦合强度对系统同步特性的影响规律。时滞是神经系统信号传输所不可避免的,研究发现不同的时滞具有加强同步或去同步的作用,并能够造成多稳态同步现象。 以上研究结果有助于揭示和解释电磁致病的机理,为一些神经系统及脑疾病的预防和治疗提供了理论支持,也可为电磁环保标准的制定和电刺激疗法在临床医学的应用提供一定的理论指导。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP399-C8

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 伊国胜;王江;魏熙乐;邓斌;韩春晓;;静态直流电场作用下神经元放电动力学分析[J];天津大学学报;2012年12期
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2 张荣华;神经信息传导的电路模型[D];天津大学;2010年
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【共引文献】
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2 吴惠彬;马立娟;;可兴奋神经元的非线性动力学性质[J];北京理工大学学报;2006年01期
3 张廷宪,郑志刚;耦合极限环系统同步的振幅效应[J];北京师范大学学报(自然科学版);2004年02期
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5 马军;杨利建;吴莹;张材荣;;Spiral Wave in Small-World Networks of Hodgkin-Huxley Neurons[J];Communications in Theoretical Physics;2010年09期
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7 王海侠;陆启韶;郑艳红;;神经元模型的复杂动力学:分岔与编码[J];动力学与控制学报;2009年04期
8 于海涛;王江;车艳秋;邓斌;魏熙乐;;非线性时滞反馈实现离散神经元网络的去同步化[J];动力学与控制学报;2010年04期
9 汪雷;刘深泉;;皮层锥体神经元模型的动力学分析[J];动力学与控制学报;2011年01期
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6 任维;古华光;李莉;杨明浩;刘志强;许玉林;刘红菊;;改进Chay模型模拟实验性神经起步点产生神经放电的分岔[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
7 许玉林;李莉;杨明浩;刘志强;刘红菊;古华光;任维;;神经放电中的周期1到周期2节律的分岔[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
8 杨卓琴;陆启韶;;神经元电活动的不同节律模式的几种转迁过程[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
9 石霞;;化学突触耦合神经元的簇放电同步[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
10 刘艳;王如彬;张志康;焦贤发;;抑制性神经元作用下相位神经编码的神经动力学分析[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
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6 朱云;耦合振子的振幅死亡和双团簇“奇异态”[D];北京邮电大学;2011年
7 丁丽娅;信息系统的非线性动力学控制研究[D];天津大学;2010年
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9 张荣华;神经信息传导的电路模型[D];天津大学;2010年
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9 王亚龙;神经元及其网络的一些动力学行为研究[D];陕西师范大学;2011年
10 汪雷;神经元与神经元回路的模型分析[D];华南理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 钱长照;符文彬;;一类自治系统Hopf分叉及极限环幅值的时滞反馈控制[J];动力学与控制学报;2005年04期
2 杨卓琴;陆启韶;;神经元Chay模型中不同类型的簇放电模式[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2007年04期
3 周涛;郭义;郭永明;郑则宝;刘阳阳;;针刺大鼠足三里穴对诱发脊髓背角WDR神经元信号特征的研究[J];新中医;2009年11期
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6 钱长照;唐驾时;;一类非自治时滞反馈系统的分岔控制[J];物理学报;2006年02期
7 张维;周淑华;任勇;山秀明;;Turbo译码算法的分岔与控制[J];物理学报;2006年02期
8 金淇涛;王江;伊国胜;李会艳;邓斌;魏熙乐;车艳秋;;经颅磁刺激感应外电场作用下最小神经元模型放电起始动态机理分析[J];物理学报;2012年11期
9 周涛;郭义;郭永明;陈泽林;;针刺电信息的神经编码特性[J];中西医结合学报;2008年12期
10 石学敏;针灸临床研究进展概述[J];针刺研究;1998年02期
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3 徐顺;王晓洁;高才坤;;神经元网络在低阻油气储层评价中的应用[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年
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1 ;TDM40G技术发展展望[N];人民邮电;2001年
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3 本报记者 李珂;“发展物联网产业,‘6·18’是个好平台”[N];福建日报;2010年
4 ;胆甾液晶显示[N];中国电子报;2001年
5 邵珍珍 本报记者 胡唯元;自动化让冶金如此简单[N];科技日报;2005年
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