入睡K-综合波产生的生理机制模型仿真研究

在确定人类睡眠脑电客观分期的国际标准中,有两类脑电特征波可以用来确定入睡状态（睡眠第二期）,即纺锤波和K－综合波。在前文中已提出了产生纺锤波的生理机制模型。按照1998年后对K－综合波形成的生理机制的看法,建立了微观神经元环路模型,其放电节律与实验中入睡时神经元放电的振荡节律相一致。而由大量这种相同环路组成的网络模型则在皮层处可产生符合K－综合波的波形。这一结果再次启示了脑信息处理中如何由微观神经元群放电特征整合为脑的宏观功能状态的过程。     

睡眠2期脑电信号产生的生理机制模型仿真研究

目前慢波睡眠生理机制研究已有的理论及动物实验结果显示,慢波睡眠中,皮层-丘脑系统神经元存在三种不同节律的振荡:慢振荡(<1 HZ)、δ振荡(1-4Hz)和纺锤振荡(7-14Hz)。这些神经元电活动在皮层水平广泛同步化,产生慢波睡眠脑电。提出了能分别产生这三种节律的三种神经元环路模型,并将之组合简化成一个七细胞环路模型。由这样的大量环路组成的网络模型在合适的突触连接参数范围内,能在皮层处产生人类慢波睡眠脑电2期的完整波形。这一结果说明了如何将动物实验观察到的睡眠生理机制的结果与人自然睡眠活动的脑电结果联系起来,并提示脑信息处理中由微观神经元群放电特征整合为脑的宏观功能状态的主要环节。     

基于生理解剖知识的入睡机制神经元群网络模型研究

以生理解剖知识为基础,在已有的丘脑网状核细胞和丘脑皮质细胞间组成的入睡机制的两细胞环路模型［１］和由此两细胞环路组成的网络模型［２］的基础上,提出了增加皮层细胞在内的三种细胞组成的环路模型和网络模型,以使模型更符合近来认为睡眠机制是皮层和丘脑环路中出现特定的同步振荡的看法［３］。并能使模型的仿真结果可以和规定人体睡眠分期的脑电特征波相对应。这一网络模型的仿真结果,在一定条件下,确能在皮层细胞处出现符合睡眠分期中规定的标志入睡的纺锤波,这一初步结果,启示我们用模型仿真方法来进一步探讨睡眠机制和用模型仿真方法来进一步探讨人脑的微观神经元的电活动是如何通过同步振荡整合到宏观功能状态的某些信息处理过程的可能性。     

神经递质在睡醒转换中作用的数学模型仿真研究

根据已有的生理解剖知识［１ ］ 提出了关于入睡机制的三细胞环路模型及其网络模型［２ ］ 。在文献［２］ 模型的基础上,根据神经递质在睡醒转换中的重要作用及其作用方式主要是通过影响丘脑中的两种离子流－ 钾的漏电流（ＩＫＬ） 和超极化激活的阳离子流（Ｉｈ） ,以及丘脑皮质系统中突触传递强度的变化而起作用的生理知识,修改了［２］ 中三细胞环路模型及其网络模型。模型仿真结果显示,在适当调节模型参数的条件下,确能使细胞环路产生入睡纺锤节律与觉醒快速放电之间的双向转换,其网络模型也能通过同步振荡在皮层处出现人脑电中规定入睡标志的特征纺锤波与规定觉醒期的低幅快波之间的双向转换。此结果又一次启示了脑信息处理中如何通过同步振荡机制将表示微观特性的神经元群放电特征整合为脑的宏观功能状态的过程。