具有不可靠突触的神经元网络的同步研究

摘要

近年来，神经元网络的同步受到了研究工作者们越来越多的关注，他们或者从实验的角度或者从建模的角度来研究神经元网络的同步。在这些研究工作中，神经元之间的突触传输都是可靠的，但是研究发现在生物神经系统中，神经元之间的突触传输通常是不可靠的。所以一个很自然的问题就是不可靠突触传输是如何影响神经元网络的同步，本文对这一问题进行了较为深入的研究。因为生物神经系统中的突触传输是不可靠的，所以研究不可靠突触传输对神经元网络的同步的影响的重要意义是显而易见的。
　　在本论文中，我们通过建模和数值计算的方法对具有不可靠突触的神经元网络的同步展开了研究，我们先研究了规则中间神经元网络的同步，接着又研究了小世界神经元网络的同步。本论文的主要内容和主要创新之处可以概括如下：
　　1.关于具有不可靠突触的规则中间神经元网络的同步研究。
　　采用Hodgkin-Huxley中间神经元模型和全连接网络结构，我们研究了不可靠突触传输对规则中间神经元网络的同步的影响，并结合考虑了γ-氨基酸能反转电位、神经元放电率、突触衰减时间常量、时延和噪声的影响。我们发现在特定的参数范围内，具有不可靠突触传输的规则中间神经元网络的同步几乎同具有可靠突触传输的规则中间神经元网络的同步一样好。这说明为了达到并保持较好的同步状态规则中间神经元网络不需要神经元时时刻刻都进行成功的信息传输。我们又发现对于一个相同的概率值，具有不可靠突触传输的规则中间神经元网络的同步要优于具有可靠突触传输的随机连接的中间神经元网络的同步。
　　2.关于具有不可靠突触的小世界神经元网络的同步研究。
　　最近研究发现生物神经元网络的拓扑结构具有典型的小世界网络特性，即具有较短的平均路径长度和较高的聚类系数。采用Izhikevich神经元模型和小世界网络结构，我们研究了不可靠突触对小世界神经元网络的同步的影响，并结合考虑了γ-氨基酸能反转电位、时延和噪声的影响。对于具有特定加边概率的小世界神经元网络，我们发现了一个反直觉现象，即神经元之间的突触传输越不可靠，小世界神经元网络的同步越好。

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第一章 绪论

1.1 不可靠突触传输和神经元网络的同步研究概况

1.2 本文的研究意义

1.3 本文的内容安排

第二章 具有不可靠突触传输的规则中间神经元网络的同步

2.1 引言

2.2 神经元模型

2.3 突触模型

2.4 同步度量

2.5 数值仿真结果

第三章 具有不可靠突触传输的小世界神经元网络的同步

3.1 引言

3.2 小世界网络模型

3.3 神经元模型

3.4 突触模型

3.5 同步度量

3.6 数值仿真结果

第四章 结论和展望

参考文献

致谢

个人简历，在学期间参加的科研项目及发表的学术论文

1、个人简历

2、在学期间参加的科研项目情况

3、在学期间发表的学术论文