同心圆感受野去抑制特性的数学模拟

以感受野外周区内各亚区之间的抑制性相互作用为基础,提出了一个能描述视网膜神经节细胞传输特性的数学模型,此模型能很好地解释传统感受野外大范围去抑制区产生的机制。当用来处理亮度对比边缘时,它既能很好地增强边缘对比,又可有效地提升被传统感受野中心／外周拮抗机制所滤除了的区域亮度对比和亮度梯度信息。本文也用不同空间频率的光栅和真实图像检验了模型的空间频率传递特性,并与其它模型进行了比较。     

视网膜神经节细胞感受野的一种新模型 I.含大周边的感受野模型

感受野是视觉系统信息处理的基本结构和功能单元。Ｘ、Ｙ细胞是两类主要的视网膜神经节细胞。生理实验发现,在经典感受野之外还存在一个大范围的在周边去抑制区。文中采用周边去抑制区对经典外周的去抑制非线性使用方式,建立一个二维的与实验结果联系紧密的Ｘ、Ｙ细胞统一的复合感受野模型。该模型不仅能模拟Ｘ细胞的ｎｕｌｌ－ｔｅｓｔ反应和Ｙ细胞的ｏｎ－ｏｆｆ反应,还模拟了Ｙ细胞在低空频刺激时的信频反应、圆面积空间的倍频     

视网膜感受野数学模型的空间频率特性的研究

我们曾对视网膜感受野提出了一个数学模型,本文对这一模型的空间频率特性进行了研究。首先对于原来的模型作了一些简化,并假设联系密度函数k(x)为二个正态分布之差,然后进行福里叶(Fourier)变换,从频率域来讨论K(ω)的特性。结果表明:K(ω)也是二个正态分布之差的函数,不过它们的方差和峰值与实域(时空域)上的正态分布不同。对K(ω)的分析表明它可以对输入图形进行某种校正。本文还求出|K(ω)|为最大值时的频率ω~*,确定了抑制直流分量的条件。对于k(x)仍由二个正态分布之差组成,但数学期望不同的情况,进行了分析。最后,对视网膜感受野模型与侧抑制神经网络之间的关系,进行了讨论。     

视网膜感受野数学模型的空间频率特性的研究

我们曾对视网膜感受野提出了一个数学模型,本文对这一模型的空间频率特性进行了研究。首先对于原来的模型作了一些简化,并假设联系密度函数k(x)为二个正态分布之差,然后进行福里叶(Fourier)变换.从频率域来讨论K(ω)的特性。结果表明:K(ω)也是二个正态分布之差的函数,不过它们的方差和峰值与实域(时空域)上的正态分布不同。对K(ω)的分析表明它可以对输入图形进行某种校正。本文还求出|K(ω)|为最大值时的频率ω,确定了抑制直流分量的条件。对于k(x)仍由二个正态分布之差组成,但数学期望不同的情况,进行了分析。最后,对视网膜感受野模型与侧抑制神经网络之间的关系,进行了讨沦。     

视觉系统感受野的研究概况及其模拟

自从Hartline于1938年引导出蛙单根视神经纤维的电活动,并在视觉系统的研究中,引入感受野(Receptive field,以下简写为R.F.)的概念以后,对于各种动物,以及视觉系统的各级水平上,进行了大量的实验工作,积累了丰富的资料,对于视觉系统功能的了解,取得了前所未有的进展。关于感受野研究工作的综述性文章,已陆续有所发表,本文不拟重新罗列这些实     

用数量场描述方向敏感感受野

1965年Barlow ＆ Levick及我国科技工作者分别独立提出了原理大致相同的方向检测感受野模型,但其数学模型却一直未见有报道.本文用数量场方法给出了其数学模型,这是一个Gabor函数模型,并据此解释了方向检测感受野的方向调谐曲线以及方向检测通道数量问题.     

某些脊椎动物视网膜感受野的数学模型及其推广

根据视网膜感受野的组织学和电生理资料,我们提出视网膜感受野的数学模型,其一维离散的情况的表达式是:g=[W·[K·A·R]_α]_β其中:A是输入向量,R是感受细胞的传递特性,K是第一层细胞与第二层细胞之间的联系矩阵,W是第二层细胞与神经节细胞之间的联系向量,α和β分别代表第二层细胞和节细胞的阈值。当K取某些特定值时,可分别模拟on-RF,off-RF,on-off-RF,在用小光点刺激下感受野的性质来检验模型,在感受野的一些空间特性方面定性上有较好的符合。本文讨论了构造特殊功能感受野的模型的一些方法。最后,把模型推广到二维连续的形式:并对其中的传递密度函数k(x,y,λ,θ),作了一些讨论。     

视觉经验与皮层神经元感受野特征

视觉经验在高等动物视皮层神经元感受野特征形成的过程中起着重要作用。正常成年动物皮层细胞的感受野具有明显的方位选择性和双眼视差,而缺乏视觉经验的初生动物和在失视条件下成长的动物,其视皮层中方位选择性细胞数量很少,双眼细胞没有视差调谐。后天的视觉训练能够明显地影响和改变幼年动物视皮层感受野的大小、方位和视差调谐。视觉经验的作用在生后4～7周达到高峰,以后逐渐减弱,对成年动物影响不明显。     

某些脊椎动物视网膜感受野的数学模型及其推广

根据视网膜感受野的组织学和电生理资料,我们提出视网膜感受野的数学模型,其一维离散的情况的表达式是:g=[W·[K·A·R]_a]_β其中:A是输入向量,R是感受细胞的传递特性,K是第一层细胞与第二层细胞之间的联系矩阵,W是第二层细胞与神经节细胞之间的联系向量,α和β分别代表第二层细胞和节细胞的阈值。当K取某些特定值时,可分别模拟on-RF,off-RF,on-off-RF,在用小光点刺激下感受野的性质来检验模型,在感受野的一些空间特性方面定性上有较好的符合。本文讨论了构造特殊功能感受野的模型的一些方法。最后,把模型推广到二维连续的形式:■并对其中的传递密度函数k(x,y,λ,θ),作了一些讨论。     

猫18区简单细胞感受野的时空结构

通过测量感受野内不同空间位置的时间传递函数,研究了猫18区简单细胞感受野的时空结构.不同位置在时间特性上的差异主要表现在绝对相移上.绝对相移与位置的关系有两类:一类随位置变化绝对相移呈现连续性改变;另一类随位置变化绝对相移发生180度跳变.将频域特性进行反Fourier变换可得到感受野在时空域的表达.连续变化型的时间特性和空问特性不能分离,其时空结构倾斜.跳变型的时空特性可以分离,在时空平面内不具有倾斜结构.根据感受野内不同位置的绝对相移可以预测神经元的最佳运动方向和最佳空间频率.     

木鼠视皮层单细胞的感受野和双眼反应

用静止的小光点测定细胞的感受野表明大鼠视皮层同心圆式感受野有两种类型:大多数感受野没有或只有极弱的外周拮抗区,少数有拮抗区。对前一类细胞,弥散光刺激有时可以引起比用小光点刺激更强的反应,后一类情况相反。在双眼区,58%的细胞能被两眼分别驱动:双眼细胞的比例和同侧眼的影均随电极由17区向17-18a 交界区移动而增加。     

初级视皮层神经元非经典感受野研究的新进展

感觉皮层神经元的非经典感受野(简称"外周")对经典感受野(简称"中心")的调节作用广泛存在于哺乳动物中,被认为是感觉皮层神经元的基本特性.以初级视皮层神经元为例,刺激其外周能有效地调节刺激其中心引起的反应,这种作用主要是抑制性的.理解初级视皮层神经元的外周对中心的调节机制能够深入揭示哺乳动物的感觉皮层神经元信息处理的基本原则.本文综述了引起初级视皮层神经元非经典感受野对经典感受野调节作用的神经环路机制和计算模型研究的进展.     

简单细胞方位选择性感受野组织形成的神经网络模型

为了阐明视皮层简单细胞方位选择性感受野形成的动态组织过程, 试图构建一个由侧膝体神经元和视皮层简单细胞组成的, 且遵从Hebbian学习规则的神经网络模型. 通过该模型来考察简单细胞对自然图像刺激特征的编码过程和神经表达. 结果表明, 感受野的结构正反映了简单细胞的最优方位选择性, 它也是由非监督学习过程决定并自组织涌现的. 这还说明简单细胞的方位选择性是在层间细胞的相互作用基础上动态自组织的结果.     

时空分离Gabor函数模型和感受野的时间特性

本文在我们以前提出的感受野的广义Cabor函数模型基础上,提出了时空可分离感受野数学模型,以此模拟了感受野的各种时间反应性质,并据此推断了两种方向检测感受野模型,模拟了on-off感受野速率谐调曲线.说明Gabor函数也同样很好地反映了感受野的时间性质.     

神经节细胞群体同步放电模式编码的感受野特性

应用多电极同步记录技术,对牛蛙视网膜神经节细胞在伪随机棋盘格刺激下的放电活动进行胞外记录。依据记录到的神经节细胞放电情况,利用一种数据压缩算法,通过最大化压缩放电序列的信息熵,对多个神经节细胞进行群体划分,得到同步放电神经节细胞群体。利用基于动作电位的刺激平均法(spike triggered average,STA),分别计算出每个同步放电神经节细胞群体内单个神经节细胞放电活动所编码的感受野(单细胞感受野),以及群体内所有神经节细胞同步放电活动所编码的感受野(群体感受野)。计算结果显示,对于所有神经节细胞群体,约80%神经节细胞群体的群体感受野面积小于群体内所有单细胞感受野面积的平均值,约60%神经节细胞群体的群体感受野面积小于群体内任意单细胞感受野面积。在棋盘格刺激下,神经节细胞放电活动会发生对比度适应。进一步以群体感受野面积小于群体内任意单细胞感受野面积的神经节细胞群体为研究对象,考察群体感受野在对比度适应过程中的动态变化,结果显示,85%神经节细胞群体的群体感受野面积在适应后期变小。     

再生神经感受野的中枢调节因素：NMDA受体

再生神经感受野的中枢调节因素：ＮＭＤＡ受体最近,Ｇ．Ｒ．Ｌｅｗｉｎ等用大鼠脊髓背角神经元单细胞放电为指标,观察了去神经后,再生神经感受野的变化过程以及ＮＭＤＡ受体在其中的作用。结果发现,再生神经感受野由再生早期的相对弥散、扩大到再生完毕时的相对局限至...     

具有共同感受野的外膝体神经元的反应相位互补特性

用微电极在猫外膝体进行记录时,有时同一支微电极能同时记录到两个神经元放电,通常是一个给光中心细胞和一个撤光中心细胞。这一对神经元具有共同的感受野,并且对光刺激的反应类型也相同(同属于瞬变型细胞,或者同属于持续型细胞)。当正弦调制的光点投射在它们的感受野中心时,在不同的刺激强度下,给光中心细胞和撤光中心细胞的反应相位彼此相差半个周期(180°)。在低的刺激频率(5Hz)下,给光中心和撤光中心细胞的反应峰值延迟时间(相对于光调制信号的最大和最小值)也相同,表明它们具有相同的反应潜伏期。这种相位互补特性使具有共同感受野的一对细胞工作于“推挽”方式。对于瞬变型细胞来说,尽管它们在单独活动时显示半波整流特性,然而组成互补对以后则能传递全周期光调制信号。     

视觉神经元感受野的数学模型及其空间频谱响应特性研究

本文在分析了现有视觉信息处理神经元感受野的数学模型的不足的基础上,提出了视觉通路各向同性和各向异性神经元感受野的数学描述,并考察其在空间频谱域的响应及其与感受野模型空间分布参数的关系.