基于Hodgkin-Huxley模型的神经元网络信息编码模式对比

目的:基于Hodgkin-Huxley(HH)神经元模型的神经元网络信息编码模式提出两类不同的信息编码方法对比。方法:采取HH神经元模型和化学突触,利用数值模拟的方法搭建不同拓扑结构的生物神经元网络,通过平均频率编码和峰峰间隔编码(ISIs)两种信息编码方法对比研究在正弦波信号和随机音频信号刺激下平均频率编码和ISIs编码的特异性,分析不同刺激信号下神经元网络的信息编码模式。结果:神经元网络的信息编码模式与刺激信号类型具有相关性:当刺激信号为连续的周期信号时,神经元网络会产生与刺激信号对应的具有周期性的放电序列;当刺激信号为随机信号时,神经元网络的放电率会随着刺激信号强度发生变化,刺激信号强度越大,动作电位发放率越高。在同一刺激信号下,神经元网络的拓扑结构会影响神经元网络放电序列的时间结构。结论:神经元网络信息编码模式与刺激信号相关,不同拓扑结构的神经元网络放电序列时间结构不同。ISIs编码方法精确度更高,包含的信息量更大,与平均频率编码相结合的编码方法能够有效表达神经元网络在刺激信号下信息编码模式的动态改变。

不同突触的神经元网络同步放电比较研究

该文提出一种在刺激信号下突触类型对具有生物属性的神经元网络同步放电特性影响的模拟仿真方法。采取HH神经元模型和电突触、化学突触模型,利用数值模拟的方法,比较研究电突触和化学突触连接的生物神经元网络同步放电特性。在相同刺激信号下,电突触和化学突触连接的相同拓扑结构的神经元网络表现出不同的同步放电特性。在同一刺激信号,相同拓扑结构的神经元网络中,化学突触连接的网络同步放电特性要优于电突触连接的神经元网络。同时突触类型的不同可能会改变神经信息的编码方式,但不会改变信息传递的可靠性。