双层Hodgkin-Huxley神经元网络中的随机共振

随机共振是一种非零噪声优化系统响应的现象。运用信噪比的评价方式,研究单个Hodgkin-Huxley神经元及其所构建的双层神经元网络中的随机共振,来模拟生物感觉系统中检测微弱信号的随机共振现象。结果表明,单个神经元在阈值下存在噪声优化系统检测性能的随机共振现象,但是最优的噪声强度却随外部信号性质的改变而变化;双层神经元网络不但可以在固定的噪声强度上对一定幅度范围内的阈下信号进行优化检测,而且噪声的存在并没有降低网络对阈上信号的检测能力。     

噪声对细胞体系检测弱激素信号影响的化学动力学模拟

该文通过构建细胞体系的介观随机模型,采用计算机模拟的方法,探讨了共存的内、外噪声对细胞体系检测弱激素信号的影响。结果表明,在外噪声存在时,内噪声强度的增加对弱激素信号的检测起消极作用;在内噪声存在时,有一个最佳的外噪声强度,使得体系对弱激素信号的检测能力最佳;在大多数高等动植物组织的细胞体积范围内,始终有内信号随机共振现象发生,且存在一个最佳的外噪声强度(2.0~3.0),使得细胞体系检测弱激素信号的能力最强。生物体系很可能已经学会自我调节到一个最佳的细胞体积,从而较好地利用外噪声的积极作用。该研究结果很可能对生命体系检测弱信号的机理研究具有一定的参考意义。     

线性整合放电模型的相干共振

研究了神经递质以随机点序列释放和电压门控离子通道噪声共同作用下,线性整合放电模型的相干共振现象。基于分形布朗运动和改进的欧拉方法,得到了神经元膜电压分布和神经元放电峰峰间隔的信噪比。结果表明,神经元放电的峰峰间隔是神经递质的达到强度、离子通道噪声强度的非单调函数。适当的神经递质到达强度和离子通道噪声强度使峰峰间隔的信噪比出现最大值,即出现相干共振现象。     

生物钟体系中色噪音诱导的日夜节律振荡和内信号随机共振

利用脉孢菌生物钟体系,研究了色噪音对其进行诱导所产生的日夜节律振荡信号及其内信号随机共振的行为．结果表明,色噪音的相关时间对该体系内信号随机共振的强弱起较大的影响作用．当无外信号存在时,色噪音的相关时间对体系内信号随机共振强度起抑制的作用,且随相关时间的增大,抑制作用增强．当外信号加到体系中时,由于相关时间和外信号的协同作用,相关时间不仅对其内信号随机共振强度起抑制的作用,而且还影响内信号随机共振峰的数目,即随相关时间的增大,可使单峰随机共振变为随机双共振．存在最佳的外信号频率使体系的内信号随机共振强度得到最大的增强,而其他频率的外信号却起抑制作用．色内噪音和色外噪音相比,前者对该体系进行诱导所得的内信号随机共振强度比后者的更强,而且体系对前者更敏感．另外,存在极限的噪音强度使白噪音和色噪音对该体系内信号随机共振的影响差异得以消失．所得结果可为治疗生物钟紊乱综合症提供理论依据,同时可更好地理解其他节奏机理,如心脏搏动节奏、呼吸节奏以及荷尔蒙水平的波动节奏等．     

光学神经成像研究进展

大脑功能的成像检测在认知神经科学领域具有极其重要的意义。现代光子学技术的发展为认知脑成像提供了新的研究手段,在神经系统信息处理机制研究中发挥重要作用。文章介绍了在神经元、神经元网络、特定脑皮层功能构筑以及系统与行为等不同层次开展神经系统信息处理机制研究的各种光学成像技术,包括多光子激发荧光显微成像、内源信号光学成像、激光散斑成像和近红外光学成像等,并评述了这些有特色的光学成像技术在多层次获取和分析神经信息中的研究进展。     

神经放电加周期分岔中由随机自共振引起一类新节律

当改变实验性神经起步点细胞外[Ca^2 ]时,放电节律表现出从周期1节律转换为周期4节律的加周期分岔序列。其中,周期n节律转换为周期n 1节律的过程中(n=1,2,3)存在一种新的具有交替特征的节律,该新节律为周期n簇与周期n 1簇放电的交替,并且周期n 1簇的时间间隔序列呈现出整数倍特征。确定性神经放电理论模型(chay模型)只能模拟周期n节律直接到周期n 1节律的加周期分岔序列;而随机chay模型可以模拟实验中的加周期分岔过程和新节律。进一步,新节律被确认是经随机自共振机制产生的。这不仅解释了实验现象,也将随机自共振的产生区间从以前认识到的Hopf分岔点附近扩大到加周期分岔点附近,同时扩大了噪声在神经放电和神经编码中起重要作用的参数区间。     

弱噪声对下丘神经元声强敏感性的动态调制

为探讨复杂听环境下行为相关声信号提取的可能机制,研究了弱噪声对下丘(IC)神经元强度．放电率函数(RIF)的影响。实验在9只昆明小鼠(Musmusculus Km)上进行,在自由声场刺激条件下,分别记录短纯音刺激以及同步输出短纯音阂下5dB包络白噪声刺激时IC神经元的RIF,共获112个IC神经元,测量了其中44个神经元在加入噪声前(W／O)后(w)的RIF。以加入噪声前后RIF的声强动力学范围(DR)、斜率、以及不同声刺激强度的放电率抑制百分比变化为指标,比较分析发现：弱噪声对神经元发放率的影响呈三种类型,即抑制(39／44,88．6％)、易化(2／44,4．6％)和无影响(3／44,6．8％),但只有抑制性影响有显著性意义(P＜0．001,n=39);弱噪声对阂反应的抑制效应最强,并随纯音强度的增加而逐步减弱(P＜0．01301,n=39);此外,弱噪声的抑制作用还使大部分神经元的(31／39,79．5％)DR变窄(P＜0．01,,l=31)、RIF的斜率增加(P＜0．01,n=31)。上述结果提示,弱噪声参与下丘神经元声强敏感性的动态调制过程。这一观察为人们深入了解自然听环境中声信号提取的中枢机制提供了新认识。     

表面肌电信号采集与降噪处理

目的:本文以设计的表面肌电(sEMG)信号采集系统为基础,探讨sEMG信号中的降噪处理问题。方法:结合sEMG信号的噪声影响情况,首先利用带通滤波器消除肌电信号频带外噪声,再通过频谱插值法来抑制工频干扰分量,最后使用小波分析方法来削弱肌电信号频带内噪声。结果:通过对检测sEMG信号的降噪处理,信号噪声得到明显抑制。结论:所设计采集系统能够获得满意的sEMG信号检测效果,所采用降噪方法能够有效提高sEMG信号的质量。     

表面肌电信号采集与降噪处理

目的：本文以设计的表面~g（sEMG）信号采集系统为基础,探讨sEMG信号中的降噪处理问题。方法：结合sEMG信号的噪声影响情况,首先利用带通滤波器消除肌电信号频带外噪声,再通过频谱插值法来抑制工频干扰分量,最后使用小波分析方法来削弱肌电信号频带内噪声。结果：通过对检测sEMG信号的降噪处理,信号噪声得到明显抑制。结论：所设计采集系统能够获得满意的sEMG信号检测效果,所采用降噪方法能够有效提高sEMG信号的质量。     

基于荧光蛋白的荧光共振能量转移探针的构建及应用

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)是基于荧光基团供体和荧光基团受体间偶极子–偶极子耦合作用的非辐射方式的能量传递现象。基于荧光蛋白的FRET技术已被广泛用于研究细胞信号通路中蛋白质–蛋白质活体相互作用检测、蛋白质构象变化监测以及生物探针的研制中。基于荧光蛋白的荧光共振能量转移探针使得人们可以在时间和空间层面上研究细胞信号的转导过程。该文简要介绍了四大类基于荧光蛋白的FRET生物探针的设计、研制以及其在生物信号分子检测、活细胞成像以及药物筛选中的应用和进展情况。