电磁感应下神经元的电活动响应

摘要

神经系统的基本功能主要有接收、整合和传递信息，包括细胞内的信号传导和细胞之间的信息传递，而神经元是神经系统的基本结构和功能单位，一直以来神经元都是科学研究的热门课题。在实际中，神经元处于非常复杂的环境中，受到各种不同的外界刺激和邻近神经元的影响，但仍然能协调神经系统，使其适应各种复杂的生物环境并且使机体运转正常。为了模拟神经元的这种适应机制，我们在不同神经元模型中加入了各种外部刺激，来研究神经元在电磁感应以及噪声等的影响下的动力学响应。 首先基于Fitzhugh-Nagumo心肌细胞模型，用磁通量描述电磁辐射来研究电活动模式的转变。在电磁辐射存在下，通过设置不同的膜电位反馈调制参数，在膜电位的采样时间序列中可以观察到适当的动力学和功能响应。 然后在 Hodgkin-Huxley 神经元模型中加入电磁辐射，用磁通量来描述电磁场效应，用忆阻器来实现膜的耦合，并加入噪声来研究神经元的放电活动和随机响应，神经元出现多模态的放电活动，这与神经元的记忆效应和自适应有关。 接着基于 Hindmarsh-Rose 神经元模型，将高频和低频信号同时作用在神经元上，分别改变混频信号的振幅、频率、相位等参数，神经元会出现多重模式的放电行为。进一步基于亥姆霍兹定理，计算系统的哈密顿能量来证明能量对神经元放电活动的模式选择的依赖。 最后基于简并光学参量振荡器模型，调节模型参数出现簇放电行为，并在其中两个参数区域下计算李亚普诺夫指数的分布情况，改变输入场的振幅来诱发出现不同的放电模式，最后加入噪声来研究简并光学参量振荡器的次谐波与基波之间的转变，帮助理解由电磁辐射引起的神经元电活动模式之间转换的潜在机制。

目录

声明

第1章 绪论

1.1神经元及神经元模型简介

1.2神经元的电生理特性

1.3神经元动力学行为的研究进展

1.4 本文研究意义及创新

第2章 电磁感应和噪声下神经元的放电行为分析

2.1电磁辐射和噪声下神经元数学模型的描述

2.2数值结果和分析

2.3本章小结

第3章 电磁辐射下心肌细胞对电活动模式的选择

3.1 电磁辐射下神经元数学模型的描述

3.2 数值结果与讨论

3.3 本章小结

第4章 多通道信号下能量对神经元放电活动模式的依赖

4.1外界刺激电流和噪声下神经元的数学模型的建立

5.2数值结果及讨论

4.3 本章小结

第5章 噪声下简并光学参量振荡器的簇放电行为

5.1噪声下简并光学参量振荡器数学模型的建立

5.2数值结果和讨论

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文