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碱中毒对小鼠皮质GABA能神经元特性和编码能力的影响

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现代生物医学进展 2016年第7期16卷 1229-1232,1261页

作者：孙玲张忠玲常明秀方婧陆云婷哈尔滨医科大学附属第四医院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨医科大学附属第一医院黑龙江哈尔滨150001

目的:研究碱中毒对小鼠皮质GABA能神经元内在特性和编码能力的影响,探讨碱中毒引起大脑功能障碍的机制。方法:选择17-22天FVB-Tg小鼠行脑片体外培养,实验对象分为碱中毒组和对照组。DIC光学显微镜下选择皮层II-III层GABA神经元,运用Axo ... 详细信息

目的:研究碱中毒对小鼠皮质GABA能神经元内在特性和编码能力的影响,探讨碱中毒引起大脑功能障碍的机制。方法:选择17-22天FVB-Tg小鼠行脑片体外培养,实验对象分为碱中毒组和对照组。DIC光学显微镜下选择皮层II-III层GABA神经元,运用Axo Patch 200 B放大器全细胞模式,记录并分析神经元内在特性(包括阈电位、绝对不应期)的改变;记录与去极化脉冲相对应的峰值,分析GABA能神经元的编码能力。结果:1.阈电位峰值在对照组分别是24.58±0.68,25.44±0.82,27.02±0.78,27.55±0.74和28.66±0.79毫伏,碱中毒组分别是28.32±0.78,30.10±0.91,32.22±0.80,32.88±0.76和33.54±0.74毫伏,碱中毒组阈电位升高;绝对不应期在对照组和碱中毒组分别是4.15±0.06和5.09±0.08毫秒,碱中毒绝对不应期延长。2.两组在相同去极化刺激下诱发的连续峰值波形发生明显改变,碱中毒组产生峰值的能力下降。结论:1、碱中毒使皮质GABA能神经元动阈电位升高和绝对不应期延长;2、碱中毒降低皮质GABA能神经元编码峰值能力。

关键词：大脑皮质 GABA能神经元碱中毒神经编码

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神经元模型的复杂动力学:分岔与编码

动力学与控制学报 2009年第4期7卷 293-296页

作者：王海侠陆启韶郑艳红南京理工大学理学院南京210094 北京航空航天大学理学院北京100191 福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007

研究了改进的Morris-Lecar(ML)神经元模型的放电节律模式和模式转化的峰峰间期(interspike intervals,ISIs)分岔结构,通过调节模型中的两个重要参数μ和Vk,发现对于固定的μ,改变Vk,神经元呈现出从倍周期级联分岔到加周期分岔的复杂结构... 详细信息

研究了改进的Morris-Lecar(ML)神经元模型的放电节律模式和模式转化的峰峰间期(interspike intervals,ISIs)分岔结构,通过调节模型中的两个重要参数μ和Vk,发现对于固定的μ,改变Vk,神经元呈现出从倍周期级联分岔到加周期分岔的复杂结构,放电模式从静息态转化为周期、混沌簇放电状态;若选取此分岔过程中的某一Vk值,对μ进行调节,呈现出的ISIs分岔结构在很大程度上取决于单个神经元的放电节律模式,且单个神经元处于混沌簇放电时,μ带来的分岔动力学行为较丰富.由于神经元能够通过动作电位对信息进行编码,所以我们推测,研究神经元的放电节律模式和动作电位的ISIs分岔结构能为理解神经信息编码机制提供线索.

关键词：分岔峰峰间期神经编码

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听神经锁相编码声电调幅信息的比较

听神经锁相编码声电调幅信息的比较

2016年全国声学学术会议

作者：庄伟基李天昊辽宁工程技术大学

通过听觉仿真模型研究声、电幅度调制信号在听神经产生动作电位序列锁相强度的区别。本文首先对输入的调幅信息进行系统地设计,并使用声刺激与电刺激模型分别仿真听神经产生的动作电位序列,然后用向量强度对动作电位序列中包含的相位锁... 详细信息

通过听觉仿真模型研究声、电幅度调制信号在听神经产生动作电位序列锁相强度的区别。本文首先对输入的调幅信息进行系统地设计,并使用声刺激与电刺激模型分别仿真听神经产生的动作电位序列,然后用向量强度对动作电位序列中包含的相位锁定成分进行分析,研究锁相强度如何编码调幅信息。研究发现电刺激产生的发放序列的同步性远强于声刺激,同时电刺激序列的向量强度随着调制深度增加而增大,声刺激序列的向量强度随着调制频率的上升而下降。研究表明电刺激发放序列存在较大失真,编码策略改进时考虑这种失真可能对改善当前人工耳蜗效果有帮助。

关键词：人工耳蜗振幅调制神经编码锁相强度

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小鼠海马CA1区神经元网络的信息编码

小鼠海马CA1区神经元网络的信息编码

中国神经科学学会第六届学术会议暨学会成立十周年庆祝大会

作者：林龙年钱卓华东师范大学脑功能基因组学研究所华东师范大学脑功能基因组学研究所

＜正＞已有研究表明,海马在将大脑的短时记忆向长时记忆的转化过程中担负着重要的角色,因此对海马神经元网络的信息编码机理研究是了解大脑学习记忆机制的重要一环。运用多通道（96通道）体内记录技术,我们考察了自由活动小鼠海马CA1... 详细信息

＜正＞已有研究表明,海马在将大脑的短时记忆向长时记忆的转化过程中担负着重要的角色,因此对海马神经元网络的信息编码机理研究是了解大脑学习记忆机制的重要一环。运用多通道（96通道）体内记录技术,我们考察了自由活动小鼠海马CA1区神经元网络在小鼠情景记忆（Episodic Memory）形成过程中的活动状况和信息编码规律。通过我们自行研制的96通道微电极阵列驱动系统,结合双电极（Stereotrode）记录技术和主成分分析（Principal Component Analysis）波形甄别技术,我们分别在4个B6CBA/J小鼠的双侧海马CA1区域,同时观察、记录了260、210、148、138 个神经元,并对这些神经元在小鼠受到不同惊吓刺激时的活动状况变化进行了分析研究,结果表明:

关键词：惊吓刺激在体记录神经编码神经元簇

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神经元放电序列熵编码的研究

神经元放电序列熵编码的研究

2007中国生物医学工程联合学术年会

作者：郭强田心天津医科大学生物医学工程系天津医科大学生物医学工程系

本文提出了对神经元放电进行非线性的Shannon熵编码表达的算法,对神经元的爆发放电和节律放电两类仿真序列进行了熵编码,并研究了带宽的选择问题。结果显示,以上两类放电序列具有不同的熵编码模式。另外,本文对重复经颅磁刺激（repetiti... 详细信息

本文提出了对神经元放电进行非线性的Shannon熵编码表达的算法,对神经元的爆发放电和节律放电两类仿真序列进行了熵编码,并研究了带宽的选择问题。结果显示,以上两类放电序列具有不同的熵编码模式。另外,本文对重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation, rTMS）前后的颞叶癫痫大鼠的熵编码进行了探讨,为研究rTMS对癫痫病灶脑区神经元放电的影响打下基础。

关键词：神经元放电 Shannon熵神经编码颞叶癫痫大鼠重复经颅磁刺激

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初级视皮层神经元对亮度分布的动态编码

初级视皮层神经元对亮度分布的动态编码

中国神经科学学会第九届全国学术会议暨第五次会员代表大会

作者：王勇李冉王毅中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室中国科学院研究生院

背景亮度是视觉系统接收的最基本的信息,对亮度信息的检测是视觉系统处理其它信息的基础。初级视皮层(V1)神经元对刺激的对比度、朝向、方向、空间频率等的反应性质已有大量深入的研究,在成年动物这些反应性质是不变的,如对特定边界的... 详细信息

背景亮度是视觉系统接收的最基本的信息,对亮度信息的检测是视觉系统处理其它信息的基础。初级视皮层(V1)神经元对刺激的对比度、朝向、方向、空间频率等的反应性质已有大量深入的研究,在成年动物这些反应性质是不变的,如对特定边界的反应具有稳定的朝向选择性。然而,V1神经元对亮度的反应性质只有很少的研究。在视觉环境整体亮度发生变化,如从明亮的环境走进暗的环境时,V1神经元怎样检测物体的亮度仍然不知道。方法我们使用高密度亮度集中分布在不同范围内的亮度刺激,如:低亮度分布(84%的刺激分布在4～16 cd/m范围,16%的刺激分布在16～64 cd/m范围)、中低亮度分布、中亮度分布、中高亮度分布、高亮度分布(对照为均匀分布),来模拟这种变化,研究了猫V1神经元对以50 Hz连续呈现的这些刺激的反应。采用反相关方法对数据进行分析处理。结果神经元对于亮度的反应随着不同刺激亮度的分布而动态变化,可大致分为三类:随着亮度分布从低到高,(1)12%(13/108)的神经元的最大反应幅度总是在刺激的平均亮度处,即随亮度分布的平均亮度的变化而变化,检测亮度分布刺激的平均值;(2)50%(54/108)神经元的亮度调谐曲线有一个系统性平移,尽管亮度分布对这类神经元的反应有调制,但反应峰值对应的亮度没有变化,它们在很大程度上仍能检测绝对的亮度;(3)38%(41/108)神经元的亮度调谐曲线发生反转,即在低亮度分布条件下对刺激中的高亮度反应,而在高亮度分布条件下对刺激中的低亮度反应,这类神经元可能检测了环境中亮度最明显的物体。讨论这些结果表明V1神经元的反应依赖于所表达的外界刺激亮度分布的统计性质,能够快速动态地适应当前亮度的分布,检测亮度分布的统计性质的变化,这是感觉系统编码外界信息有效率的策略和机制。这种快速的适应机制可能是神经元感受野功能结构的不同以及皮层间神经元水平连接所产生的。我们的研究揭示了神经元在亮度变化的自然视觉环境中检测亮度的神经机理。这种适应机制对于动物在复杂的自然环境中能够快速地适应和感知视觉环境,并发现物体目标是极其有利的。

关键词：视觉信息亮度密度分布神经编码初级视皮层

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初级视皮层的亮度信息加工

生物化学与生物物理进展 2016年第4期43卷 361-366页

作者：王毅中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室北京100101

亮度(luminance)是最基本的视觉信息.与其他视觉特征相比,由于视神经元对亮度刺激的反应较弱,并且许多神经元对均匀亮度无反应,对亮度信息编码的神经机制知之甚少.初级视皮层部分神经元对亮度的反应要慢于对比度反应,被认为是由边界对... 详细信息

亮度(luminance)是最基本的视觉信息.与其他视觉特征相比,由于视神经元对亮度刺激的反应较弱,并且许多神经元对均匀亮度无反应,对亮度信息编码的神经机制知之甚少.初级视皮层部分神经元对亮度的反应要慢于对比度反应,被认为是由边界对比度诱导的亮度知觉(brightness)的神经基础.我们的研究表明,初级视皮层许多神经元的亮度反应要快于对比度反应,并且这些神经元偏好低的空间频率、高的时间频率和高的运动速度,提示皮层下具有低空间频率和高运动速度通路的信息输入对产生初级视皮层神经元的亮度反应有贡献.已经知道初级视皮层神经元对空间频率反应的时间过程是从低空间频率到高空间频率,我们发现的早期亮度反应是对极低空间频率的反应,与这一时间过程是一致的,是这一从粗到细的视觉信息加工过程的第一步,揭示了处理最早的粗的视觉信息的神经基础.另外,初级视皮层含有偏好亮度下降和高运动速度的神经元,这群神经元的活动有助于在光照差的环境中检测高速运动的低亮度物体.

关键词：初级视皮层信息加工神经编码亮度对比度时间过程空间频率时间频率

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神经系统信息处理和异常功能的复杂动力学

力学学报 2017年第2期49卷 410-420页

作者：古华光同济大学航空航天与力学学院上海200092

神经系统通过电活动实现信息处理及生物功能,电活动的节律和时空行为是功能的动力学表征.神经电生理实验结合理论模型,借助于分岔揭示了外界激励、参数和噪声调控下的周期、混沌和随机等多样性的节律模式及其节律的复杂转迁规律,揭示了... 详细信息

神经系统通过电活动实现信息处理及生物功能,电活动的节律和时空行为是功能的动力学表征.神经电生理实验结合理论模型,借助于分岔揭示了外界激励、参数和噪声调控下的周期、混沌和随机等多样性的节律模式及其节律的复杂转迁规律,揭示了感觉神经对信息(如血压压力信号和痛觉信息)的节律编码机制,揭示了突触噪声扩大脑神经元的信息传递能力并对能力强弱进行了分类,结果可用于提高信息检测能力和指导镇痛;借助于单神经元节律的动力学——如分岔和簇放电节律的快慢动力学——解释了网络功能异常的时空行为,如药物调控脑皮层的螺旋波/癫痫和慢抑制耦合调控的运动网络的同步转迁/运动模式异常,结果给出了调控系统功能的途径;通过大数据分析获得自闭症患者的脑功能网络的时空行为特征——症状相关脑区的同步活动降低,给出了用于诊断的潜在指标.通过新实验发现、新建理论模型、新分析方法和新观点阐释,揭示了神经系统的复杂动力学,认识和解释了神经系统的信息处理机制和异常生物功能/疾病,具有重要科学意义和潜在应用价值.

关键词：神经节律时空行为非线性动力学神经编码脑疾病

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动物脑电-行为同步记录及分析系统

浙江大学学报（工学版） 2009年第11期43卷 2028-2033页

作者：张韶岷陈卫东孙超于毅章怀坚江君代建华张恒义郑筱祥浙江大学求是高等研究院浙江杭州310027 浙江大学生物医学工程学系生物医学工程教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江大学计算机科学与技术学院浙江杭州310027

设计并构建一套动物脑电-行为同步记录及分析系统,系统主要包括动物行为实验装置、脑电信号与行为图像的同步记录子系统、脑电信号分析和处理子系统.当动物在实验装置中进行特定行为时,同步记录子系统同时记录动物的脑电信号和行为图像... 详细信息

设计并构建一套动物脑电-行为同步记录及分析系统,系统主要包括动物行为实验装置、脑电信号与行为图像的同步记录子系统、脑电信号分析和处理子系统.当动物在实验装置中进行特定行为时,同步记录子系统同时记录动物的脑电信号和行为图像,通过分析和处理子系统,提取脑电信号的特征值,为大脑神经活动和行为之间的相关性研究提供实验平台.记录并分析大鼠在进行前肢的"伸-缩"运动时运动皮层的神经元集群活动.实验结果表明,大鼠的初级运动皮层中神经元分布式活动与前肢的动作模式密切相关,通过解读初级运动皮层的神经元集群电信号,可以获得大鼠前肢的运动信息,准确判断和区分前肢不同的动作模式.

关键词：神经元集群活动运动行为初级运动皮层神经编码脑机接口