仿鼠脑内嗅-海马-前额叶信息传递回路的空间导航方法

作     者：廖诣深 于乃功 LIAO Yishen;YU Naigong

作者机构：北京工业大学信息学部计算智能与智能系统重点实验室北京100124 

出 版 物：《生物医学工程学杂志》 (Journal of Biomedical Engineering)

年 卷 期：2024年第41卷第1期

页      面：80-89页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(62076014,61573029) 北京市自然科学基金资助项目(4162012) 北京市教育委员会科技计划重点项目(KZ202010005004) 

主　　题：位置细胞 动作神经元 内嗅—海马 前额叶 空间导航 

摘      要：生理学研究发现,大鼠进行空间定位依赖内嗅—海马CA3结构中的网格细胞与位置细胞,而内嗅—海马结构与前额叶皮层之间的动态联系是导航的关键。基于此,本文提出一种仿鼠脑内嗅—海马—前额叶信息传递回路的空间导航方法,旨在为移动机器人赋予强大的空间导航能力。在海马CA3—前额叶空间导航模型的基础上,本文构建以海马CA1区位置细胞为基本单元的动态自组织模型优化导航路径。随后通过海马CA3区位置细胞与前额叶皮层动作神经元将优化后的路径回馈至脉冲神经网络,提高模型收敛速度的同时还有助于建立导航习惯的长期记忆。为验证方法的有效性,本文分别设计了二维仿真实验和三维仿真平台的机器人实验。实验结果表明:本文方法不仅能够在导航效率、收敛速度等方面超越其他算法,而且对动态变化的导航任务具有较好的适应性。同时,本文方法还能够很好地应用在移动机器人平台上。