海马CA3区神经元集群放电的脉冲耦合神经网络仿真研究

摘要

目的采用脉冲耦合神经网络（pulse coupled neural network,PCNN）对海马CA3区神经元集群放电进行仿真研究。方法PCNN模型由120个神经元组成,兴奋性神经元与抑制性神经元个数之比为5∶1。神经元间的连接权重为高斯分布。结果PCNN仿真模型输出结果表明,在周期信号、Gaussian随机信号及两类信号的线性叠加三类输入模式下,PCNN仿真网络的输出平均发放率均小于10%;神经元之间的稀疏连接可以通过调节权重实现。结论①在三类不同输入模式下,PCNN仿真网络的输出平均发放率均小于10%,满足海马CA3区神经元稀疏编码的特点。②在不同刺激下,模型中神经元的平均放电频率为6.02±1.55Hz,其频率范围为3.6～8.6Hz,与海马区神经元放电的特征频率（θ节律）一致。③在PCNN仿真模型中,神经元之间的连接可通过调节权重矩阵实现,满足海马CA3区神经元稀疏连接的特点。④针对不同的输出模式,PCNN仿真网络可输出网络中每个神经元在不同时刻放电的时间序列。PCNN仿真模型可以反映海马CA3区神经元集群的放电特性,其仿真结果可以作为研究海马区神经元集群编码的仿真数据。