离子通道参数对神经元电位发放的影响

【摘要】：离子通道是细胞膜上一种特殊的蛋白质，是神经系统中信号传递的基本元件，因此，探究神经元信号传递的机制离不开对离子通道的研究。本文系统地分析了单个神经元单房室模型和单个神经元两房室模型中神经元发放模式与离子通道参数的关系，然后通过简化了的鸟鸣网络模型进一步探究网络结构中离子通道对神经信号编码的影响。主要结果有： 首先，对单房室的海马CA1锥体神经元，通过计算机模拟的手段分别对含钙离子通道和不含钙离子通道的两个CA1锥体神经元模型进行考察，对比研究了各离子通道对神经元电位发放的影响，得到了丰富的发放模式，并分析了随着各离子通道参数的改变，这些发放模式之间的转移，发现了几种典型的非线性动力学分岔现象，如：倍周期分岔、加周期分岔等，进一步理解了CA1锥体神经元的信息编码特性及其与离子通道之间的关系。其次，对两房室的锥体神经元模型中几种离子通道进行了考察，分析了各离子通道参数的扰动所引起的锥体神经元发放模式的多样性及周期分岔现象；鉴于两房室模型中胞体和树突在形态和功能上的区别，本文又着重分析了胞体和树突间的连接强度、面积比例等对胞体处电位发放的影响，有助于进一步理解神经元胞体和树突在信息编码上的差异。最后，探究在简化了的鸟鸣网络模型中外界刺激及突触连接对各神经元电位发放的影响，模拟得到的发放模式十分丰富，但其分岔序列的变化规律较复杂。 本文对单个CA1锥体神经元和两房室锥体神经元的数值计算，是在MATLAB中利用龙格—库塔方法进行的；对鸟鸣网络中神经元的计算是在NEURON中采用欧拉算法进行的，并用ORIGIN对部分数据进行了处理。