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神经元信号编码中噪声效应的研究

作　者: 李鹏
导　师: 陈勇
学　校: 兰州大学
专　业: 理论物理
关键词: 神经元编码过程噪声效应信号非线性系统普遍性原则动力学性质物理研究传递过程分岔行为
分类号: O415
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文研究了神经元的基本动力学性质,并重点研究了在神经元信号编码过程中噪声的影响。物理研究的一个重要任务是寻求利用一些简单的模型来探索各种自然现象背后的普遍性原则。这些模型要求数学简单但应能抓住所考虑的问题的主要因素,以期能帮助我们理解问题的复杂性。本文介绍了一些能反映真实神经元基本电生理活动和发放动力学特性的简单神经元模型。首先,我们研究了噪声对神经元的发放动力学的影响以及系统的分岔行为。对于神经元系统来说,噪声对系统的发放起了重要的作用。在有噪声的情况下,弱的信号可以使神经元产生发放。分岔和混沌是非线性系统的基本性质,神经元系统作为一个非线性系统也存在分岔和混沌现象。其次,我们以FHN和HH模型为例研究了在神经元信号编码过程中噪声的影响。通过FHN模型和HH模型引起尖峰电位意味着利用了在吸引子信号中高度非线性过滤的模式,这种过滤模式删除了振幅信息,使整个信息转换成时间事件。目的是得到在通过尖峰时间传递信息的系统中的数据处理的方法。通过我们的例子我们发现,噪声对这种传递过程中的作用意义重大,在传递过程中噪声可以增强确定性的传递,非线性的状态信息用非线性预测误差(NPE)来度量。

全文目录

第一章神经元及其编码简介  8-21
  1.1 神经元简介  8-10
  1.2 编码  10-11
  1.3 神经元模型  11-21
    1.3.1 HH模型  13-14
    1.3.2 FHN模型  14
    1.3.3 HR模型  14-16
    1.3.4 MHH模型  16-17
    1.3.5 IF模型  17-18
    1.3.6 ML模型  18-19
    1.3.7 AR模型  19-21
第二章几种神经元模型的基本动力学性质  21-34
  2.1 动力学性质  21-26
    2.1.1 随机共振  21
    2.1.2 分岔  21-23
    2.1.3 混沌  23-26
  2.2 几种神经元模型的动力学性质  26-34
    2.2.1 AR模型的分岔行为  26
    2.2.2 ML模型的分岔与随机共振  26-30
    2.2.3 MHH模型的发放与分岔现象  30-31
    2.2.4 HH模型的发放及噪声对HH模型的影响  31-34
第三章神经元的时间编码  34-45
  3.1 对于一个混沌时间序列的非线性预测  34-37
  3.2 神经元的编码混沌  37-45
    3.2.1 非线性预测误差(NPE)  37-40
    3.2.2 输入混沌信号的 FHN模型的  40-42
    3.2.3 输入混沌信号的HH模型的  42-45
第四章展望  45-47
参考文献  47-51
致谢  51

神经元信号编码中噪声效应的研究

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