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呼吸系统中神经元簇同步模式研究

袁丹丹  
【摘要】:呼吸运动是生物体维持个体生命的一项基本的生理活动。位于人和其它哺乳动物延髓腹外侧区的pre-Botzinger复合体是呼吸节律产生的中枢,其中存在着一类吸气神经元,这类神经元群体的节律性簇放电与呼吸节律的产生密切相关。 本文以pre-Botzinger复合体中兴奋性突触连接的两个耦合神经元为研究对象,分别研究了在两种不同的模型下耦合神经元的簇同步模式及转迁机制。本文内容共分为五部分,第一部分为绪论;第二部分为基本知识介绍和相关的研究进展;第三部分研究pre-Botizinger复合体中以持续钠电流(INaP)为基础的兴奋神经元系统的簇同步,通过快慢变量分离和双参数分岔分析等,我们分别研究了耦合神经元同相簇同步与反相簇同步模式及转迁的动力学机制,同时以耦合神经元同相簇同步为例研究了耦合神经元簇放电频率变化的动力学机理;第四部分研究pre-Botizinger复合体中以持续钠电流(INaP)和钙激活阳离子电流(ICAN)为基础的兴奋神经元系统的簇同步,通过对耦合神经元胞体簇同步和树突簇同步模式的动力学分析,我们更细致地探讨了呼吸节律产生的动力学机理;最后一部分为总结。 本文的研究表明,同步对耦合神经元簇放电模式及其转迁机制有着非常重要的影响。Pre-Botzinger复合体中耦合神经元簇放电频率和簇放电范围是呼吸节律研究的重要方面,本文中“慢变区域”对这两方面的研究作用关键。一方面,“慢变区域”的宽度可作为衡量耦合神经元簇放电频率的一个重要动力学依据;另一方面,它的长度可作为衡量耦合神经元同相同步和反相同步簇放电范围的重要依据。文本的研究为进一步探索呼吸节律的产生机制提供了一些见解。


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