一种突触可塑性导致的觉醒-睡眠周期中突触强度变化和神经动力学转变
A synaptic plasticity induced change in synaptic intensity variation and neurodynamic transition during awakening-sleep cycle作者机构：淮北师范大学物理与电子信息学院淮北235000 淮北师范大学安徽省智能计算与应用重点实验室淮北235000 中国科学技术大学近代物理系合肥230026
出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)
年 卷 期：2023年第72卷第24期
页 面：312-321页
核心收录：
学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071006[理学-神经生物学]
基 金：国家自然科学基金(批准号:11875031) 安徽省研究生教育质量工程项目(批准号:2022jyjxggyj290) 淮北师范大学结余经费资助项目(批准号:2023ZK056) 中国人力资源和社会保障部留学人员科技活动择优资助项目和智能计算理论及应用优秀科研创新团队项目(批准号:2023AH010044)资助的课题
摘 要：实验发现,在觉醒时学习导致了突触强度的净增强,并伴随着神经元从强直性发放向阵发性发放的转变;在睡眠时突触强度净减弱到基准值,并且神经元的阵发性发放重新转变为强直性发放.本文提出了一种突触可塑性模型,并在由Hindmarsh-Rose神经元组成的神经网络中,实现了觉醒-睡眠周期中这种突触强度的变化和神经元发放动力学的转变.通过数值模拟和理论分析进一步发现,神经网络的平均突触权值在长时间的觉醒或睡眠后可以达到一个稳定值,该稳定值取决于模型中一些特定参数的比值.特别地,当平均突触权值达到稳定值时,突触权值的分布呈现出稳定的真实神经系统中观察到的对数正态分布,并且这种分布的波动性与突触可塑性模型中噪声的波动性呈正相关.本文提出的突触可塑性模型及其动力学的研究结果可为觉醒-睡眠周期中突触可塑性及其神经元发放的生理机制研究提供理论参考,并在睡眠障碍治疗或干预措施的开发中具有潜在的应用价值.
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