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.     

耦合神经元体系对外界信号的选择性响应

采用Hindmarsh-Rose (HR) 神经元模型,考察了两个神经元耦合体系对外界信号的响应模式.当调节信号的频率时,从放电脉冲的尖峰间隔(Interspike interval-ISI)变化中可以发现,体系随着外界不同频率,信号能在不同周期态之间以及周期态和混沌态之间发生跃迁;而当调节信号的强度时也可以观察到周期态之间类似的跃迁现象.这些现象表明神经元体系对不同频率的外界信号存在着较明显的选择效应.该数值模拟结果将有助于揭示生物细胞体系对外界刺激的响应模式和内在机制.     

耦合体系拓扑空间的局部损坏与子空间的重构

本文设想由蚁穴和食物源之间多条可能路径形成一个网络结构空间,考察该空间的拓扑结构发生局部改变或出现缺损时,对蚁群寻找最佳路径的影响。采用蚁群优化算法进行模拟计算,构建出让耦合体系重新达到最优状态时所对应的拓扑结构,计算出相应的连接通道。研究发现,利用蚂蚁可搜索出新的路径通道,一方面,蚁群可以搜索出替代的路径通道,构建出子空间来弥补局部缺损带来的影响,恢复体系的相应功能;另一方面,蚂蚁搜寻的最佳路径与出现局部毁损的时间长短有关,分别对应于局部最优解和组合式最优解。研究表明,利用蚁群优化算法,不仅可以构建新的子空间修复信息通路,而且可以通过对信息过载现象来预测和排查神经网络或信息网络中的局部病变或故障所在。     

镁原子基态能量的计算

在考虑了电子间交换相互作用以及内外壳层电子的不同屏蔽效应的基础上,利用变分原理,计算了镁原子和类镁离子(Z=12→17)基态非相对论性能量,计算结果与实验观测值相当接近,误差小于0.3%.     

用外界刺激调节窦房结心房体系中的异常搏动行为

本文引入外部扰动对副交感神经系统分泌乙酰胆碱的影响,利用计算机模拟考察了外部扰动对窦房结组织动作电位积极的调控作用.可以观察到,在老龄化心脏体系中,由于窦房结组织中钠电流的降低或活性细胞数量的减少,会引起心脏起搏活动的变慢甚至出现死振.不过该死振现象可以通过引入外部低频信号来减轻或消除.再者,体系内外环境噪声也有类似的作用效果.上述现象表明,在控制心脏的起搏活动过程中,外部扰动有着重要的调节作用.