电磁辐射下神经元放电模式及其环状耦合同步研究

鉴于外部磁场会对神经元放电活动产生影响,讨论了具有磁场作用的四变量ML(Morris and Lecar)神经元模型,利用快慢动力学揭示了其簇放电类型及分岔过程,并分析了随磁通反馈系数变化时系统放电行为. 同时以三个环状耦合神经元模型为例,通过定义同步判断标准——互相关系数和快慢变量的极大同步差,发现耦合神经元在磁场作用下,很小的耦合强度就可使系统从混沌状态转迁到周期放电模式并能诱导神经元完成从互不相关到簇放电同步再到峰放电同步的转迁. 且在合适的双参数范围内,适当耦合强度下系统更容易实现同步,有助于理解在适当耦合连接方式下电磁辐射对神经网络集群放电活动的影响及其同步机理.     

神经网络受损对神经元放电模式及同步行为影响的研究

以Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型为节点构建一个环状耦合的神经网络,考察网络受损后对其放电模式及同步行为的影响.研究发现,当神经网络正常时,神经元具有较好的接收和输出信息的性能,合适的耦合强度可以调节体系的放电模式和同步行为.而当网络中出现一定程度的损伤时(包括部分神经元或突触连接受损),均会导致神经元的接收或输出信息的性能减弱,从而引起体系中神经元放电模式和放电频率发生改变,体系的同步程度降低.上述研究结果表明神经网络受损将影响神经元的放电活动,并导致网络的异常同步行为,从而为揭示神经性疾病的形成机理提供一定的理论解释.     

电磁辐射下神经元放电模式及其环状耦合同步转迁

鉴于外部磁场会对神经元放电活动产生影响,本文讨论了具有磁场作用的四变量ML(Morris and Lecar)神经元模型,利用快慢动力学揭示了其簇放电类型及分岔过程,并分析了随磁通反馈系数变化时系统放电行为.同时以三个环状耦合神经元模型为例,通过定义同步判断标准——互相关系数和快慢变量的极大同步差,发现耦合神经元在磁场...     

基于TMAES对GrC神经元放电活动影响的仿真

经颅磁声电刺激（TMAES）是一种新型无创的脑神经调控技术,具有良好的应用前景.该技术利用静磁场和超声波共同作用所产生的磁声电效应,在神经组织中产生感应电流,进而对神经组织实施刺激.作者基于小脑颗粒细胞模型（GrC模型）,建立了突触连接GrC模型,对TMAES刺激下突触连接GrC模型的动作电位进行仿真,分析了动作电位的传播方向.在TMAES神经元的不同突触连接方式下,对比了兴奋性与抑制性对神经元放电的影响.通过改变抑制点的位置分析了抑制作用在TMAES下对神经元放电模式的影响.仿真结果显示,经颅磁声电刺激对GrC模型神经元放电节律具有重要影响.实现了两个神经元突触连接模型在TMAES下的仿真,对进一步发掘和研究神经元的传导及连接模式具有重要意义.     

基于场耦合的神经网络放电特性影响因素

神经网络放电特性是决定脑电位变化规律的重要因素.除化学突触作用,磁耦合对其他神经元放电特性的影响成为了近年的研究热点.然而,目前的研究只考虑放电神经元膜电流在空间产生的磁耦合,没有考虑其电学自突触电流产生的磁场作用.基于场耦合理论,充分考虑放电神经元的电学自突触电流对空间磁场的作用,根据神经元Hindmarsh-Rose(H-R)等效模型,构建仅含磁耦合作用的链式神经网络模型.通过模型研究刺激频率、距离权重、场耦合强度和电学自突触增益等因素变化对神经网络放电特性的影响规律.结果表明:①随着刺激频率从零开始增加,神经网络的放电状态呈现从"抑制"到"放电"再到"抑制"的"窗口"变化特性;②神经元网络的同步程度均随磁耦合强度和距离权重的增加而增强;③无论正、负反馈,放电神经元的电学自突触作用均能改变神经元网络的放电特性,其中正反馈的影响更显著;④电学自突触增益大于零时,同步程度随增益增大而提高.研究结果进一步表明磁耦合是实现神经元之间信号传递的一个重要方式,其中电学自突触电流的磁耦合作用不可忽视.说明神经突触的化学作用如果失效,由放电神经元膜电流和其电自学突触电流共同产生的磁场也可能引起其他神经元膜电位超过阈值而放电.     

自突触下光敏神经元网络的动力学行为

以HR神经元模型为例,模拟了环链网络及平面网络中光敏神经元的电活动行为.研究发现恰当的电压源振幅可以促进神经元放电,使整个网络处于有序态,更大的自突触耦合强度更有利于激发神经元放电.在全光照下,适当调整电压源振幅A、频率ω,可以观察到神经元网络丰富的放电行为.但在固定电压源振幅A下,使用较小的频率ω,神经元很难诱发放电,整个网络处于静息态.在非均匀光照下,网络中更容易产生靶波.     

含磁场耦合忆阻神经网络放电行为研究

本文研究复杂神经网络的连接拓扑和耦合强度对其放电行为的影响,以含磁场耦合忆阻Hodgkin-Huxley(HH)神经元为节点,以神经元之间的连接为边,建立Newman-Watts(NW)型小世界神经网络,并通过改变连接拓扑概率和耦合强度研究神经网络放电模式。研究发现:对于一个给定的耦合强度,当连接拓扑概率接近于零时,神经网络没有放电行为;当连接拓扑概率大于阈值时,网络中的神经元会出现放电现象,而且随着连接拓扑概率p的进一步增大,放电强度变得更大。研究结果表明,连接拓扑概率p可以诱导和增强神经网络的电活动,可望为理解真实耦合神经元的集群动力学提供有益的见解。     

外界刺激对CA1锥体神经元放电节律的影响

应用神经元房室模型,研究了外界刺激对CA1锥体神经元放电节律的影响.得到几个结论:第一,对直流刺激,随着刺激的增大,胞体放电先后经历混沌放电、周期多峰放电、周期双峰放电和周期单峰放电,胞体膜电位ISI会产生分叉,动作电位发放频率也会增大;第二,对交流刺激,胞体放电节律对振幅或频率的改变非常敏感,振幅或频率的微小改变也能致使胞体放电节律的显著变化.其中一些结果与实验和前人研究结果相吻合.     

HR神经元网络抗脉冲干扰特性的研究

采用数值仿真的方法,研究了电突触耦合对Hindmarsh-Rose(HR)神经元网络抗脉冲干扰特性的影响.结果表明:规则的耦合形式和神经元数目对网络的抗脉冲干扰特性影响较小;神经元间电突触耦合强度的分布对网络的抗脉冲干扰特性影响较大.在全局耦合结构下,当突触耦合强的度分布满足一定条件时,网络中的神经元仍能同步放电且保持稳定的放电频率,呈现出较好的抵御脉冲干扰能力.     

多种突触耦合的集群动力学研究

大量的生理实验证实神经系统主要存在3种不同的突触耦合方式:电突触、化学突触、电突触与化学突触共存的混合突触.但是这些突触耦合方式对神经系统的涌现动力学及其复杂性的产生机制还没有完全研究清楚.基于Wang-Buzsaki神经元所构成的兴奋性与抑制性平衡神经网络,兴奋性神经元网络满足小世界特性.当兴奋性神经元之间采用电突触耦合时,随着耦合参数的改变,兴奋性神经元群不仅能产生同步状态,也能产生不同相位共存的亚稳态;当兴奋性神经元之间采用化学突触连接时,该集团能够产生簇同步现象;当兴奋性集团存在混合突触连接时,兴奋性神经元集团不仅能产生全同步和阈下振荡同步,还产生不同频率的行波共存,呈现出激发模式的多样性.抑制性神经元群在3种突触耦合情况下,只能产生周期性的簇同步.这些结果为理解突触耦合方式对神经元激发模式和储存的多样性提供了一个可能的机制.     

小型直燃型吸收式机组部分负荷特性的实验研究

部分负荷工况是制冷系统常见的运行工况，对于只带有一个燃烧器的小型直燃型机组，采用燃烧器间歇运行的方式，实现了小型直燃型吸收式机组的部分负荷运行，研究了过渡过程中发生器等部件的性能参数的变化，分析了压力，温度和浓度的变化原因及相互之间的关系。     

Elimination of action potentials blocks the structural development of retinogeniculate synapses

Although the influence of electrical activity on neural development has been studied extensively, experiments have only recently focused on the role of activity in the development of the mammalian central nervous system (CNS). Using tetrodotoxin (TTX) to abolish sodium-mediated action potentials, studies on the visual system show that impulse activity is essential both for the normal development of neuronal size and responsivity in the lateral geniculate nucleus (LGN), and for the eye-specific segregation of geniculo-cortical axons. There have been no anatomical studies to investigate the influence of action potentials on CNS synaptic development. We report here the first direct evidence that elimination of action potentials in the mammalian CNS blocks the growth of developing axon terminals and the formation of normal adult synaptic patterns. Our results show that when TTX is used to eliminate retinal ganglion-cell action potentials in the cat from birth to 8 weeks, the connections made by ganglion cell axons with LGN neurones, retinogeniculate synapses, remain almost identical morphologically to those in the newborn kitten.     

Neural encoding of individual words and faces by the human hippocampus and amygdala

Patients with lesions in the medial temporal lobe (MTL) of the brain, which includes the hippocampus, amygdala and parahippocampal gyrus, are severely impaired in their ability to remember and recognize words or faces which they saw only a short time ago. These lesions also prevent the effect of word repetition on cortical event-related potentials that are associated with these tasks. We have been able to study the response of individual neurons in the human medial temporal lobe to such delayed recognition tasks in epileptic patients undergoing neurosurgery. We found that some MTL neurons preferentially fired on sight of one particular word from a set of ten words used in a memory task, and others fired in response to one particular face. This stimulus-specific firing was maximal during the time that the neocortical event potentials are most sensitive to stimulus repetition, suggesting that the MTL contributes specific information to the cortex during the retrieval of recent memories.     

电力系统对通信系统的阻性耦合影响

分析了层式土壤情况下强电系统与通信系统间的阻性耦合特性,给出了通信设备及其它地下金属管线或埋电缆的金属屏蔽体遭受阻性耦合影响时的地电位计算公式。其结果与均匀土壤情况下所得结果进行比较,表明文中提出的公式用于实际工程设计是可行的。     

Ee系统耦合性质初步研究

使用幺正转化方法对Ee系统的绝热势能进行计算,得到势能面的最低槽,对二次耦合项所引起的绝热势能面的变形做初步探讨;利用Mathematica软件对该系统能量和线性耦合强度的函数关系做数学模拟.与求解繁琐的声子态方法相比,该方法不仅减少了计算量,而且更能体现出相关参量的物理含义.     

上部结构—基础—地基共同工作数值解法

采用结构杆系有限元,基础梁有限元和地基无穷边界元,三者联合求解上部结构－基础－地基的共同工作问题,提出杆系有限元与基础梁有限元、基础梁有限元与地基无穷边界元的耦合方法,通过实例计算,分析结构－基础－地基的相互关系与同共工作机理。     

Routing of spike series by dynamic circuits in the hippocampus

Recurrent inhibitory loops are simple neuronal circuits found in the central nervous system, yet little is known about the physiological rules governing their activity. Here we use simultaneous somatic and dendritic recordings in rat hippocampal slices to show that during a series of action potentials in pyramidal cells recurrent inhibition rapidly shifts from their soma to the apical dendrites. Two distinct inhibitory circuits are sequentially recruited to produce this shift: one, time-locked with submillisecond precision to the onset of the action potential series, transiently inhibits the somatic and perisomatic regions of pyramidal cells; the other, activated in proportion to the rate of action potentials in the series, durably inhibits the distal apical dendrites. These two operating modes result from the synergy between pre- and postsynaptic properties of excitatory synapses onto recurrent inhibitory neurons with distinct projection patterns. Thus, the onset of a series of action potentials and the rate of action potentials in the series are selectively captured and transformed into different spatial patterns of recurrent inhibition.     

A new cellular mechanism for coupling inputs arriving at different cortical layers

Pyramidal neurons in layer 5 of the neocortex of the brain extend their axons and dendrites into all layers. They are also unusual in having both an axonal and a dendritic zone for the initiation of action potentials. Distal dendritic inputs, which normally appear greatly attenuated at the axon, must cross a high threshold at the dendritic initiation zone to evoke calcium action potentials but can then generate bursts of axonal action potentials. Here we show that a single back-propagating sodium action potential generated in the axon facilitates the initiation of these calcium action potentials when it coincides with distal dendritic input within a time window of several milliseconds. Inhibitory dendritic input can selectively block the initiation of dendritic calcium action potentials, preventing bursts of axonal action potentials. Thus, excitatory and inhibitory postsynaptic potentials arising in the distal dendrites can exert significantly greater control over action potential initiation in the axon than would be expected from their electrotonically isolated locations. The coincidence of a single back-propagating action potential with a subthreshold distal excitatory postsynaptic potential to evoke a burst of axonal action potentials represents a new mechanism by which the main cortical output neurons can associate inputs arriving at different cortical layers.     

Supersymmetry and the Dirac Equation with Vector and Scalar Coupling Potentials

Sinceasimpleexampleofanon-relativisticsupersymmetricquantummechanicalsystem,aspin-12particlemovinginone-dimensionalspace,wasconstructedbyWitten[1]todiscussdynamicalbreakingofsupersymmetry,extensivestudieshavebeendevotedtomanyaspectsofsupersymmetricquantummechanics(SUSYQM)[2,3].In1984,Ui[4]firstprovedthatinthree-dimensionalspace-time,theDiracequationofafermioninteractingwithagaugefieldcanbebroughtintotheframeworkofsupersymmetricquantummechanics.Sincethen,supersymmetryinrelativisticquantummec…     

液压系统中的耦合效应及其分析

本文从研究归纳液压实践中出现的疑难问题出发，以系统工程的观点，从流体特性、管路、元件匹配、温度影响、机械作用等方面分析了耦合效应对系统所造成的影响，并对其产生的途径、性质进行了分析与试验研究