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CA1&CA3锥体神经元模型的动力学分析

孙丹华  
【摘要】:锥体神经元是位于大脑皮层、扁桃体和海马中的一类神经元,对神经元的放电节律起着重要作用。锥体神经元的放电模式从有规律的峰发放变化到自发性的簇发放,簇发放作为锥体神经元的典型特征,在电信号的产生、传递和突触可塑性方面有着重要的作用。而对锥体神经元发放序列产生影响的因素有很多,比如神经元中所包含的通道类型、各种离子的浓度、各个离子通道的活性、外界刺激以及膜电位等。本文锥体神经元模型中涉及到的离子通道均是由经典的HH方程来描述的。 本文系统的分析了CA3锥体神经元的双房室模型和CA1锥体神经元的多房室模型,主要研究了膜电容、外界刺激电流、各个离子的平衡电位、电导系数以及连接强度等生理参数对膜电位发放序列的影响。其中,多房室的CA1锥体神经元模型中,我们着重考虑胞体房室的离子电流和外界刺激电流,而在双房室的CA3锥体神经元中,我们同时考虑胞体和树突房室中的离子电流。从数值模拟的结果可以看出,随着各种生理参数的改变,产生了丰富的发放模式,如峰发放、簇发放等,且每个簇中峰的会发生有规律的变化。通过各个生理参数的变化带来放电序列的变化,我们发现,模型中的发放模式中蕴含了丰富的非线性动力学性质,比如倍周期分岔、加周期分岔以及峰峰间距等现象,为我们加深了解锥体神经元中生理参数与膜电位的发放模式提供依据。 本文中关于两个模型的数值模拟,均是在MATLAB软件中运用四阶龙格-库塔法进行的。数值结果为我们进一步理解锥体神经元电位发放模式和信息编码提供帮助。


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