基于多元线性逆滤波器的视顶盖神经元集群亮度信息解码研究

通过解码鸽子视顶盖(the optic tectum,OT)神经元集群亮度信息的方法,研究了OT区神经元集群编码亮度信息的神经机制。首先设计了具有瞬态闪变特性的亮度视觉刺激模式,采用微电极阵列记录了多通道的锋电位(spike)发放序列;然后提取了神经元集群的spike发放率特征,构造多元线性逆滤波器解码视觉刺激亮度;最后采用互相关和信息论的方法对解码结果进行了分析。结果表明:采用的多元线性逆滤波器有效解码了OT区神经元集群编码的亮度信息。通过对解码参数变化与解码精度的分析可知神经元集群数目13个、bin的宽度5 ms、刺激后15 ms、刺激后持续时间35 ms具有最高的解码精度。通过神经元集群中逆滤波器形态的分析发现,单神经元在亮度信息的编码过程中受周围神经元的动态调制。通过对解码精度与刺激闪变频率关系的分析,发现在刺激闪变频率19 Hz到53 Hz的范围内,重建质量较好,在刺激闪变频率为33.5 Hz时,重建质量达到最优。     

信鸽外纹体神经元对习得性目标认知的响应特性

习得性认知是生物通过后天学习,将外部目标与自身行为进行强化训练,形成一种条件反射的认知过程,信鸽外纹体神经元在认知前后响应如何变化尚不清楚。通过训练信鸽识别特定目标,同步记录外纹体神经元集群信号,从动作电位发放率、局部场电位伽马子频带能量、神经元间互信息等角度,分析信鸽在不同认知阶段外纹体神经元响应特征的变化规律,结果表明:习得目标认知建立前后,其神经元的响应从集中在目标呈现阶段调整到决策阶段;不同试次神经元响应间的同步性随着习得性目标认知的建立逐渐增强,表现出更稳定可靠的响应特征;神经元集群间的互信息显著弱于认知前,表明习得性目标认知减弱了神经元集群的冗余信息,提高了编码效率。     

视顶盖神经元在不同颜色背景下的亮度解码

研究了鸽子视顶盖(the optic tectum,OT)神经元在不同颜色背景下对亮度的编码机制。选取色相环(Hue)中六等分处对应的颜色(H0、H16、H33、H49、H66、H82),设计了6种颜色背景下具有瞬态闪变特性的亮度刺激模式,采集了OT区神经元的峰电位发放序列(Spike),提取了Spike序列的特征,构造了多元线性逆滤波器进行解码。根据互相关性和正交试验的方法对重建亮度和实际亮度进行了分析。结果表明,神经元对色相环中相邻颜色的编码机制相近,例如H16(黄)和H33(绿)、H0(红)和H82(洋红)的相关性曲线十分靠近;色相环中H66(蓝)的背景非常削弱对于亮度的解码。正交试验的结果发现,参与神经元解码的四个参数(T、bin、chan_nums、delay)之间存在很强的交互性,彼此同等,共同作用参与神经元的解码。     

近似熵在大鼠状态识别中的应用

以大鼠作为实验动物,采用近似熵的方法,分析大鼠初级视觉皮层的自发脑电信号,从而判别大鼠安静、睡眠和活动3种状态.实验结果表明,采用近似熵算法,使用较短的数据就能对大鼠的状态进行有效识别,减少了冗余的计算量,解决在复杂隐蔽环境中对大鼠状态的识别问题.