基于H-H神经元模型的经颅磁声刺激对神经元放电活动的影响

为研究经颅磁声刺激时神经元的放电活动,基于H-H神经元模型,对经颅磁声刺激(TMAS)产生的感应电流与神经元模型放电活动响应特性之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明,在一个刺激周期内,神经元平均放电率和电位平均值均随刺激参数的变化而改变。进一步的动物实验结果表明,经颅磁声刺激中所使用的超声波和静态磁场的参数均会对局部场电位(LFPs)的功率谱和神经元锋电位平均发放率产生影响。通过改变经颅磁声刺激中超声波和静态磁场的参数可实现对神经元放电活动的调节。

He-Hutchinson模型在连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料研究中的应用

基于裂纹扩展的能量释放率准则,He-Hutchinson(H-H)模型可以预判连续陶瓷纤维增韧陶瓷基复合材料(CMCs)的基体裂纹在界面处的传播路径,对CMCs的增韧设计有着重要的指导价值,但目前尚未见H-H模型在CMCs研究领域的系统性综述文献。本文首先介绍了H-H模型的力学基础以及应用于CMCs中的必要简化过程,得出基于材料组元断裂能和弹性失配系数的裂纹偏转判据。基于目前形成的材料微观力学参数测量方法,结合CMCs脆性、微观结构复杂的特点,系统总结归纳了适用于CMCs的原位弹性模量、材料断裂能以及界面脱粘能的测量方法及优缺点。基于原位微观力学参数,重点综述与讨论了H-H模型在多孔基体CMCs和含界面相CMCs中的应用进展,最后指出了H-H模型目前存在的主要问题,并对其后续发展提出了建议。

对H-H连通率估计模型的讨论

采用H-H连通率估计模型计算连通率时,因窗口尺度等限制,在二维情况下的连通率计算值与实际情况存在一定偏差。考虑取样窗口尺寸相对于不连续面的尺寸,将连通率计算划分为3种不同情形,在对各情形迹长计算式的修正上,进而提出了修正的H-H连通率计算式。经运用现场实测裂隙计算可知,修正后的连通率更符合工程实际。

对H-H连通率估计模型的讨论

采用H-H连通率估计模型计算连通率时,因窗口尺度等限制,在二维情况下的连通率计算值与实际情况存在一定偏差。针对取样窗口尺寸相对于不连续面的尺寸特征,将连通率计算划分为三种不同情形,在对各情形迹长计算式的修正上,进而提出了修正的H-H连通率计算式。最后运用现场实测裂隙计算检验对比,修正后的连通率更符合工程实际。

一维Hubbard－Hirsoh模型的铁磁性

应用么正变换微扰论和平均场近似研究了一维Ｈｕｂｂａｒｄ－Ｈｉｒｓｃｈ模型的铁磁性，无论单中心积分常数Ｕ多大，只有双中心的交换积分常数Ｊ″＞０，才可能有铁磁性．掺杂结果不利于铁磁性，使铁磁相的区域比无掺杂的半满情况减少．

Hubbard－Hirsch模型的超导性

应用么正变换微扰论和平均场近似研究了二维Ｈｕｂｂａｒｄ－Ｈｉｒｓｃｈ模型的超导性。在大Ｕ和中等掺杂情况下，只要跳跃常数足够大，模型仍然具有超导性，此时交换作用积分使它的超导相区域比相应的Ｈｕｂｂａｒｄ模型的区域小很多。

三维Hubbard－Hirsch模型的铁磁性

应用么正变换微扰论和平均场近似研究了三维Ｈｕｂｂａｒｄ－Ｈｉｒｓｃｈ模型的铁磁性．发现单中心积分常数Ｕ太小或太大时，只有双中心的交换积分常数Ｊ″＞Ｊ″Ｃ＞０，才可能有铁磁性．而Ｕ为中间值时，Ｊ″＝０需要用其他方法进一步研究．掺杂结果不利于铁磁性。

强库仑关联下HUBBARD—HIRSCH模型铁磁相变──Ⅰ．零温平均场理论

本文推广Ｈｉｒｓｃｈ对耦合Ｈｕｂｂａｒｄ—Ｈｉｒｓｃｈ模型的工作到强耦合区域．在δ＞ｔ／Ｕ条件下，用Ｓｔｏｎｅｒ平均场理论，得到了系统的零温相图．本文所用的耦合常效的大小接近窄能带金属的实际情况．此外在一定参数下求得一部分磁化铁磁相区域，有助于解释弱铁磁现象．

运动神经元的模型研究方法

运动神经元是参与骨骼肌控制的最后通路,对脊椎动物行进运动的产生起着至关重要的作用,运动神经元的研究方法可分为生理实验研究和模型研究两种。使用模型研究运动神经元的优势在于成本低且效率高,依赖于现有的计算资源,建立一个运动神经元模型非常简单,但模型仿真得到的结果是否具有生理学意义是需要考虑的事情,这要求模型研究人员在建模的时候要同时拟合运动神经元的主动膜特性和被动膜特性参数,使模型具有可用性。

吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性

【目的】探究吸湿解吸循环过程中木材水分吸附特性,阐释湿度循环对木材细胞壁及其吸着水分子的影响机制,为木材的实际使用和合理开发提供理论依据和数据参考。【方法】以杉木和马尾松木材为试验材料,采用动态水分吸附分析仪在3或5次吸湿解吸循环(0%→95%→0%)过程中实时测定木材水分吸附数据,绘制水分吸着-解吸等温线,借助H-H模型对其吸湿平衡含水率进行非线性拟合分析。【结果】1)吸湿解吸循环前后,木材平衡含水率最大值呈降低趋势,其差值范围为0.21%~1.76%;初次循环过程木材吸湿平衡含水率低于后续循环过程,相对湿度40%~95%时尤为明显;2)随着吸湿解吸循环次数增加,木材单次循环所需时间减少,且降低幅度也明显变小;与块状试样相比,粉末状试样单次循环所需时间较少;3)初次循环过程木材吸湿滞后现象相比后续循环过程更明显,随着循环次数增加,吸湿滞后最大值减小,吸湿滞后率均值增大;4)H-H模型可用于分析吸湿解吸循环过程中木材水分等温吸附,其拟合度(R2)均高于0.996;随着循环次数增加,代表含有单位摩尔吸附位点的绝干木材质量(W)参数呈降低趋势,木材单分子层吸附水最大质量分数呈增大趋势,多分子层吸附水最大质量分数和吸附水总质量分数最大值均呈降低趋势。【结论】随着吸湿解吸循环次数增加,湿度循环对木材细胞壁的影响减弱:木材吸湿性能降低,其平衡含水率最大值呈降低趋势;单次循环所需时间减少;吸湿滞后现象减弱。

不同温度下斜叶桉木材吸湿、解吸等温线与热力学性质

近年来斜叶桉(Eucalyptus obliqua)木材广受国内市场欢迎,需求量大,但尚无高效可行的常规干燥工艺,需对其吸湿性及热力学性质进行深入研究。本文利用恒温恒湿箱法研究了斜叶桉在不同温度下(30℃、45℃、60℃、75℃)的等温吸湿、解吸特性,并通过GAB和H-H模型对吸湿和解吸等温线进行拟合,对吸湿滞后现象,以及有效比表面积S、净等量吸湿热Q_(st)、总润湿热W_(0)、微分熵ΔS、吉布斯自由能变ΔG、扩张压力Φ、焓熵补偿等热力学性质进行了分析。结果表明,斜叶桉木材的吸湿和解吸等温线为Ⅱ型,且GAB和H-H模型均适用于木材-水分体系(R^(2)大于0.999)。恒定温度下,试样平衡含水率(EMC)随水分活度的增加而增加。恒定水分活度下,EMC和吸湿滞后程度均随温度的升高而降低。有效比表面积随着温度升高而降低。总体上,吸湿过程净等量吸湿热和微分熵为负值,而解吸过程为正值,净等量吸湿热和微分熵的大小均随EMC先增大后减小,直至趋近于0。解吸过程总润湿热绝对值为83.7k J/mol,远大于吸湿过程的32.2k J/mol。等速温度和平均调和温度不一致,焓熵补偿理论成立。吸湿、解吸过程均为焓驱动,不同的是吸湿为自发过程,解吸为非自发过程。扩张压力会随着水分活度的升高而升高,吸湿过程中,温度对于扩张压力的影响无明显规律,而在解吸过程中,扩张压力随温度的升高而升高。

正弦电流刺激下神经元的放电模式

目的了解不同变率和时程的电流刺激下神经元的放电情况。方法在经典的H H神经元模型上 ,用不同频率和振幅的正弦电流作为刺激信号 ,仿真研究神经元的放电情况。结果正弦电流刺激在很大的频率范围内可以引发神经元的阵发放电 ,特别是足够强的超低频正弦电流刺激可引起神经元的长时程阵发放电。结论变率很小的电流刺激可以引发神经元的长时程阵发放电 ,这是对传统的神经元适应性观点的补充。同时也说明了强度大的慢突触后电位不仅仅具有对突触功效调节的作用 ,也是神经元超常兴奋的原因之一 ,或许还是某些疾病或神经功能紊乱 (如癫痫 )的电生理机制所在。

慢变刺激下神经元的阵发放电

通过对H -H方程Hopf分叉的数值计算以及神经元放电的仿真研究 ,从理论和仿真实验两方面都证明了慢变刺激可以引起神经元的阵发放电。结果提示 ,足够大的突触慢反应可以引起神经元的阵发放电和/或超常兴奋 ,这或许正是某些疾病 (如癫痫 )

细胞膜钾离子通道感抗特性研究

本文在电压钳位实验和H H模型基础上分析了乌贼神经轴突细胞膜钾离子通道的电阻抗特性 ,并使其与电子电路的感性电路相对比 ,得出了钾离子通道具有与感抗电路相似的特性 ,并作出了钾离子通道电流、电压与时间的关系图 ,由分析可知 ,在整个膜电压变化的范围内 ,钾离子通道都有与感抗电路相似的特性。因此得出结论为 :在分析细胞膜阻抗特性时 ,可以将钾离子通道等效为一个感抗电路 ,从而将H H模型中离子通道的电导简化为仅含有膜电压一个变量的函数 。

白橡热压干燥材等温吸湿特性研究

以白橡热压干燥材为研究对象,利用动态水分吸附仪研究了不同热压温度干燥处理后白橡木材和未处理对照材的等温吸湿特性,并采用H-H模型拟合;分析热压干燥对木材吸湿特性的降低机理。结果表明:白橡木材等温吸湿线皆为IUPAC Ⅱ型等温吸湿线。在任意相对湿度下,热压干燥材平衡含水率均明显低于对照材,且热压温度越高,平衡含水率降低越明显。H-H模型对白橡木材等温吸湿数据表现出良好的拟合效果。单分子层和多分子层含水率降低共同作用使得热压干燥材吸湿性降低,且相对湿度越高,多分子层水的减少对吸湿性的降低作用越大。与对照材相比,热压干燥材(140、150 ℃和160 ℃)的纤维饱和点推测值分别降低8.89%、11.76%和13.62%。白橡热压干燥材吸湿性降低机理主要为游离羟基等亲水基团含量减少和细胞壁刚度增加等。

杉木应压木和对应木的水分吸附特性比较研究

以杉木(Cunninghamia lanceolata)应压木和对应木为研究对象,采用动态水蒸气吸附仪,借助GAB模型和H-H模型探究其水分吸附特性的异同。结果表明,当相对湿度低于70%时,应压木与对应木的平衡含水率较为接近;当相对湿度高于70%时,应压木的平衡含水率低于对应木。应压木和对应木均表现出明显的吸湿滞后现象,吸湿滞后值在相对湿度70%时均达到最大,分别为3.11%和3.28%。GAB模型和H-H模型均可用于描述应压木和对应木的水分吸附等温线(R2>0.995)。通过GAB模型计算得出应压木和对应木的单分子层吸附水含量分别为6.00%和5.40%;通过H-H模型计算得出应压木的单分子层吸附水最大含量(4.93%)略高于对应木(4.72%),而应压木的多分子层吸附水最大含量(13.57%)则低于对应木(14.79%)。杉木应压木与对应木水分吸附行为的差异与其化学组分含量密切相关。

自适应随机共振的图像复原研究

传统的图像滤波复原技术都是把噪声当成一种有害的干扰加以消除,但随着噪声的强度增加,传统的图像复原办法对强噪声背景下的图像复原效果很差。本文主要基于Hodgkin-Huxley(H-H)神经元阈上非周期随机共振原理,通过一种自适应调节的方法不断添加噪声实现图像的随机共振,从而达到最佳的图像复原效果。实验结果证明,相对于传统的图像复原方法,本文所提出的方法在强噪声的背景下对图像的恢复有更好的效果,随着噪声强度的变化具有比传统方法更好的鲁棒性,为图像复原提供了一种新思路。

不同厚度针、阔叶材吸湿特性研究

为了研究不同厚度针、阔叶材吸湿性之间的差异,通过静态饱和盐溶液法进行等温吸湿试验,再用Hailwood-Horrobin(H-H)模型拟合等温吸湿曲线,分析3个树种4种厚度试样的平衡含水率(EMC,equilibrium moisture content)、吸湿速率、单层分子吸附水和多层分子吸附水的差异。结果表明,在97%相对湿度(RH,relative humidity)下,1、4和8 mm厚度试样达到最终平衡时的平衡含水率分别为云杉20.54%、22.76%和22.75%,美洲黑杨19.15%、21.74%和22.26%,橡木20.94%、21.90%和22.95%,终了平衡含水率随厚度增大而增大。当厚度达到20 mm时,试样终了平衡含水率均低于厚度较小试样,说明吸湿滞后对厚板影响增大。薄试样吸湿速率大于厚试样,因为水分子容易渗入薄板内部。3个树种间终了平衡含水率也存在差异,如1 mm厚度橡木试样的平衡含水率(20.94%)>云杉(20.54%)>美洲黑杨(19.15%),这与橡木密度大、结晶度低以及单层吸附点位多有关。3个树种间云杉吸湿速率最快,因为其密度最小,水分子能迅速通过大毛细管进入木材内部。H-H模型拟合显示在低相对湿度下木材以单层水分子吸附为主,高相对湿度以多层吸附为主,H-H模型拟合优度R^(2)均大于0.99,能较好地拟合这3个树种的等温吸湿过程。

基于FPGA的类脑神经元仿生电路设计与实现

随着现代社会进入信息化与智能化时代,神经形态计算以高度的并行、极低的功耗和存算一体的特征受到了广泛的关注。本文着眼于未来神经形态器件和类脑智能的发展需求,对建立全数字电路的类脑计算硬件系统展开研究,以脉冲神经网络H-H(Hodgkin-Huxley)神经元模型为研究对象,将DSP Builder平台与Quartus平台相结合,设计出H-H神经元模型的数字电路,并对其进行了性能测试。结果表明,基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件设计的神经元数字电路其工作特性与理论仿真结果高度一致,具有良好的生物特性,为建立类脑计算硬件系统提供新思路。

热处理毛竹材吸湿与解吸特性

热处理作为一种绿色环保的物理改性方法,已经在木、竹材企业得到广泛应用。竹材在180℃热处理时,其力学性能损失较小,尺寸稳定性能得到较好的改善。为揭示热处理对竹材吸湿解吸特性的影响,选择180℃对毛竹进行处理,并利用动态水分吸附分析仪(DVS)测试了热处理前后竹材在温度为25℃和相对湿度为5%-90%-5%条件下的等温吸附曲线。在上述试验的基础上,采用Guggenheim-Anderson-deBoer(GAB)和Hailwood-Horrobin(H-H)2种模型对试验数据进行了拟合分析。结果表明:与原竹相比,热处理竹材的平衡含水率降低;GAB模型分析结果显示,热处理降低了竹材的单分子层水吸附能力,但没有改变表面水分子与吸附点位之间的相互作用;H-H模型分析结果显示,热处理后竹材单分子层和多分子层的吸附水含量降低,而单分子层/多分子层的吸附水比例增大;傅里叶红外分析结果显示,热处理竹材的化学成分降解,亲水性官能团的含量减少。热处理后竹材中化学成分的变化是竹材吸湿和解吸特性变化的主要因素。