磁刺激作用下感生电场对网络同步的影响

磁刺激作为一种无侵入式的物理技术,在治疗某些精神疾病方面取得了一定的发展．但是由于对磁刺激和大脑之间的相互作用机制的认识不清,极大限制了此技术的发展．磁场对脑部的影响体现在其产生的感应电场可以调节神经网络的活动．在基于模型的基础上研究了磁场刺激作用下的感生电场对神经元及其网络的影响．在对直流感应电场的分析中,研究了电场强度、突触电导以及网络规模对网络同步的影响,并发现由抑制性中间神经元所组成的网络只能产生在gamma频段（30～80Hz）内的同步振荡;在对交流感应电场的分析中,发现只有当神经元处于单周期放电模式时才能产生同步的网络振荡．研究结果解释了感应电场对神经元及其网络的作用规律,有助于推动以磁刺激为核心技术治疗某些精神疾病的有效手段的进一步发展．     

基于有限元迭代法的高压直流输电线路离子流场仿真计算

直流导线电晕放电产生的离子流场是限制直流输电发展的主要因素之一。为分析离子流对原有电场分布畸变影响,通过COMSOL和MATLAB联合仿真实现了有限元迭代法,基于该方法对高压直流导线附近离子流场进行了研究。仿真模型采用网格加密以及强耦合的方法提高了计算的收敛性,采用与放电特性相关的方程作为电荷边界条件,以提高仿真计算的准确性;比较两类起晕场强计算公式的准确性,选择较为准确的计算公式作为迭代标准;将同轴圆柱模型的解析解与仿真的数值解进行比较,验证有限元迭代法计算高压直流离子流场的准确性;最后分析单极+800 kV直流输电线路周围的离子流场。结果表明,离子流使得地面附近的电场强度增大了30%,可见离子流对导线周围电磁环境有重大影响,在直流输电线设计时应该考虑这一因素。     

静电聚结效果在线评价实验

研究在线测量连续流动聚结实验系统,实现油包水乳状液微观形貌的在线观察和采集,并利用该系统研究电场参数和流动参数等对油包水乳状液中水滴聚结特性的影响规律。结果表明:高强电场在低流量下具有显著作用,随着流量增加其作用减弱但在高流量下依然使液滴粒径明显增大;不同波形下,低频范围内最优频率为30 Hz,但是超过50 Hz后随频率增加液滴聚结效果提高;不同波形下,液滴粒径随电场强度增加而增加,但最优电场强度不同;直流脉冲和正弦交流波形的最优场强约为200 k V·m~(-1),而交流脉冲和方波的最优场强要高于该值;不同波形下聚结效果不同,相同电场频率和电场强度下直流脉冲电场中聚结效果最优,正弦交流、交流脉冲和方波电场中聚结效果稍差。     

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.     

交流电场下神经元适应性的两种放电机制对比分析

研究了两种神经元模型放电频率适应性的机制，对比分析了不同机制之间的差异，基于线性积分放电(LIF)神经元模型，建立了在交流外电场作用下LIFAC和LIFDT两种改进的LIF适应性模型.通过分析不同机制模型的初始和稳态放电频率曲线，发现LIFAC机制的放电频率曲线向高输入方向水平右移，且保持斜率不变，LIFDT机制的放电频率曲线呈发散状，斜率递减.在固定频率的交流外电场作用下，稳态放电频率曲线呈线性.另外通过对噪声下放电峰峰间期的相关性和变异性分析，进一步阐明外电场对不同机制适应性的影响.     

电刺激腹中隔区对IL-1_β作用下兔POAH温敏神经元放电特性的影响

目的 :进一步探讨中枢解热机理。方法 :采用微电极细胞外记录 ,观察在致热原IL - 1β作用下电刺激兔腹中隔区 (VSA)对视前区 -下丘脑前部 (POAH)温度敏感神经元放电特性的影响。结果 :(1)IL - 1β 使热敏神经元放电频率减少时 ,电刺激腹中隔区可明显降低POAH热敏神经元的温度敏感系数。 (2 )IL - 1β 使冷敏神经元放电频率增加时 ,电刺激腹中隔区可增加POAH冷敏神经元的温度敏感系数。结论 :作为负调节中枢的VSA可通过影响致热原作用下POAH区温敏神经元放电特性而解热     

电刺激腹中隔区对IL—1β作用下兔POAH温敏神经元放电特性的影响

目的：进一步探讨中枢解热机理,方法：采用微电极细胞外记录,观察在致热原IL－1β作用下电刺激兔腹中隔区（VSA）对视前区下丘脑前部（POAH）温度敏感神经元放电特性的影响,结果：（1）IL－1β使热敏神经元放电频率减少时,电刺激腹中隔区可明显降低POAH热敏神经元的温度敏感系数,（2）IL－1β使冷敏神经元放电频率增加时,电刺激腹中隔区可增加POAH冷敏神经元的温度敏感系数。结论：作为负调节中枢的VSA可通过影响致热原作用下POAH区温敏神经元放电特性而解热。     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

介质表面的辉光放电特性

为产生大面积片状等离子体,实验研究了在介质表面的直流放电氩等离子体特性. 测试了共面电极和对面电极两种结构下的放电伏安特性曲线和等离子体发光图像,讨论了介质表面效应对电场分布和放电特性的影响. 结果表明,这两种电极结构具有相似的放电特征,等离子体通道紧贴介质表面;二者伏安特性曲线基本相同,它们随放电条件的变化规律也比较相似,但与传统平板电极直流放电特性不尽相同. 介质表面影响电场分布和电荷损失机制,因而影响放电特性. 介质表面共面和对面电极结构可以产生高密度平面等离子体.     

耦合CPG神经网络的节律分析

为了研究由中间神经元耦合的CPG神经网络对肢体动物节律性步态运动的动力学特性,本文考虑了2个CPG耦合的神经网络,在外界药物刺激影响下,肢体动物左、右肢节律性步态运动模式的转迁以及中间神经元对步态运动的影响;通过分岔理论确定神经元产生周期放电的参数范围;讨论在外界激励变化下,同侧屈伸肌中心的放电周期、静息阶段、兴奋阶段与振幅的变化规律,并表明外界刺激将影响左右肢的同步和交替模式的转迁;通过移除不同的中间神经元路径,讨论中间神经元对步态运动模式转迁的影响。结果表明：左、右中心在不同耦合情形下表现出相同的特征。     

静态直流电场作用下神经元放电动力学分析

无创式直流电刺激中枢神经系统是现在用来减轻多种神经疾病症状的有效方法.为了探究静态直流电场对神经活动的作用机制,利用二维最小模型研究了其在静态直流电场作用下的动力学行为.通过分岔和相平面分析,发现3类神经元兴奋性对相同刺激的不同响应是由不同的峰放电起始动力过程造成的.从起始动力学的角度得到了静态直流电场对神经活动的影响,研究结果可以为无创式直流脑调制技术的应用和发展提供一定的理论指导.     

Gastric vagal afferent inputs reach the glycemia-sensitive neurons of lateral hypothalamic area in the rat

The lateral hypothalamic area (LHA) is one of the most important central areas in the regulation of feeding behavior[1]. The glycemia-sensitive neurons within the LHA sense the blood glucose level and subsequently trig-ger various visceral and somatic responses for maintaining the homeostasis of blood glucose concentration. Some electrophysiological studies have demonstrated that the gastric vagal afferent inputs could reach the LHA in the cat[2,3], but the studies did not reveal whether th…     

Gastric vagal afferent inputs reach the glycemia-sensitive neurons of lateral hypothalamic area in the rat

The glycemia-sensitive neuron in lateral hypothalamic area (LHA) is one of the important central neural events involved in the feeding control.Electrophysio-logical studies have demonstrated that gastrointestinal vagal afferent inputs could convey the meal-related infomation of gastrointestinal tract to the hypothalamus,In this study ,we examined whether the gastric vagal afferent inputs could reach the glycemia-sensitive neurons of the LHA by using in vivo extracelluar recording technique in the rat.The results showed that stimulation of gastric vagal nerves elictied two types of the LHA neurons responses:the phasic response (93/116,80.2%),and the change in cell‘s firing pattern (23/116,19.3%) ,Within the 93 cells that responded to the gastric vagal stimulation with a phasic response ,67(72.0%) showed an inhibition in the cell‘s firing rate 26(27.4%) were excited,Of the 23 cells that showed a change in the firing pattern 13 responded to the gastric vagal stimulation with a long-lasting increase or decrease in firing rate,the remaining 10 cells turned thier discrete spiking to the bust discharging .In addition ,of 101 LHA neurons including the ypes of responsive neurons,73(72.3%)were identified to be glycemia-sensitive neurons,These results demonstrated that the gastric vagal afferent inputs could reach the LHA and predominaltly reach those glycemia-seach neurons in the LHA ,Presumably,the modulation of glycemia-sensitive neurons of LHA by the gastric vagal afferent inputs may play an important role in the short-term regulation of feeding behavior.     

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.     

海洋油气勘探中电磁法频率域2.5维正演研究

以南海某海盆为背景,根据地震资料圈定靶区,用2.5维频率域正演程序进行数值模拟,用距海底150 m的水平电偶极子源激发0.01~1 Hz的低频电磁波,海底沉积层的异常区域填充海水、油和气等不同电阻率介质,采用沉底式观测装置观察其沿偶极方向的电场响应。结果表明,海洋2.5维频率域电磁法可以较为清晰地区分海底油气和水等高阻异常,将不同发射频率的电场响应等值线图叠放在一起,可以确定在一定电阻率假设下,分辨率最好的发射频率。与三维电磁法和一维电磁法相比较,2.5维正演在有效性和效率方面都有较大的优势,可为以后实际海洋油气勘探工程实践提供技术指导和设计参考。     

Purkinje neuron synchrony elicits time-locked spiking in the cerebellar nuclei

An unusual feature of the cerebellar cortex is that its output neurons, Purkinje cells, release GABA (γ-aminobutyric acid). Their high intrinsic firing rates (50?Hz) and extensive convergence predict that their target neurons in the cerebellar nuclei would be largely inhibited unless Purkinje cells pause their spiking, yet Purkinje and nuclear neuron firing rates do not always vary inversely. One indication of how these synapses transmit information is that populations of Purkinje neurons synchronize their spikes during cerebellar behaviours. If nuclear neurons respond to Purkinje synchrony, they may encode signals from subsets of inhibitory inputs. Here we show in weanling and adult mice that nuclear neurons transmit the timing of synchronous Purkinje afferent spikes, owing to modest Purkinje-to-nuclear convergence ratios (～40:1), fast inhibitory postsynaptic current kinetics (τ(decay) = 2.5?ms) and high intrinsic firing rates (～90?Hz). In vitro, dynamically clamped asynchronous inhibitory postsynaptic potentials mimicking Purkinje afferents suppress nuclear cell spiking, whereas synchronous inhibitory postsynaptic potentials entrain nuclear cell spiking. With partial synchrony, nuclear neurons time-lock their spikes to the synchronous subpopulation of inputs, even when only 2 out of 40 afferents synchronize. In vivo, nuclear neurons reliably phase-lock to regular trains of molecular layer stimulation. Thus, cerebellar nuclear neurons can preferentially relay the spike timing of synchronized Purkinje cells to downstream premotor areas.     

经颅磁声电刺激感应电场聚焦度评价方法

经颅磁声电刺激（transcranial magneto-acousto-electrical stimulation,TMAES）通过超声波和静磁场共同作用产生感应电场以调节相应脑区神经元的放电活动,感应电场的聚焦性能是决定调控精度的关键因素.探索了感应电场聚焦度评价方法,包括建立模型、仿真分析、评价指标的选取和电场聚焦度分析.确定了刺激深度、刺激强度、聚焦面积、焦域长度以及电场强度梯度系数作为感应电场的评价指标,用来衡量电场聚焦水平.结果表明TMAES具有良好的刺激深度以及较高的分辨率,通过以上指标可以准确描述感应电场的分布特征,建立的评价方法可以实现对TMAES感应电场聚焦性能的有效评价.     

大电流弧光放电机理讨论

用电磁学理论结合能带理论讨论了弧光放电机理问题,认为在大电流的条件下,电极上能够产生大量的焦耳热使得阴极上的自由电子在晶格势场中的能态升高;由于大电流可以使得大量载流子参与定向运动,当电极断开时,大量载流子的定向运动动能转化为阴极上自由电子在晶格势场中的电势能,进一步升高阴极上自由电子在晶格势场中的能态;由于大电流使得阴极上聚集的自由电子数量巨大,从而在阳极和阴极间产生强电场,在两极间强电场的作用下,可以产生场致发射。解释了弧光放电过程申的负伏安特性;分析了弧光放电过程,比较了热电子发射和场致发射的联系与区别。     

Neuronal population dynamic model:An analytic approach

A novel analytic approach is presented to study the population of excitatory and inhibitory spiking neurons in this paper. The evolution in time of the population dynamic equation is determined by a partial differential equation. A new function is proposed to characterize the population of excitatory and inhibitory spiking neurons, which is different from the population density function discussed by most researchers. And a novel evolution equation, which is a nonhomogeneous parabolic type equation, is derived. From this, the stationary solution and the firing rate of the stationary states are given. Last, by the Fourier transform, the time dependent solution is also obtained. This method can be used to analyze the various dynamic behaviors of neuronal populations.