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基于样本熵的神经元放电脉冲间隔序列分析 被引量:1
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作者 周保琢 梁振 +1 位作者 姚志模 周逸峰 《北京生物医学工程》 2012年第5期467-473,共7页
目的神经元动作电位的放电脉冲间隔(interspike interval,ISI)序列包含丰富的时空编码信息,但这种丰富的时空编码信息所蕴含的生理信息没有得到很好的揭示,本文采用样本熵工具量化并分析ISI序列中可能包含的生理信息。方法采用胞外多通... 目的神经元动作电位的放电脉冲间隔(interspike interval,ISI)序列包含丰富的时空编码信息,但这种丰富的时空编码信息所蕴含的生理信息没有得到很好的揭示,本文采用样本熵工具量化并分析ISI序列中可能包含的生理信息。方法采用胞外多通道微电极记录猫的初级视皮层神经元对正弦光栅的反应动作电位,在不同时间尺度下采用抖动方法生成与原始动作电位序列在编码层次上等价的ISI序列,然后利用样本熵工具分析这些ISI序列包含的生理信息,将样本熵与神经元发放率进行关联分析。本文还研究了猫初级视觉皮层细胞的方位选择性与样本熵的关系,并分析不同时间尺度对样本熵的影响。结果神经元的样本熵与发放率之间呈反相关关系,并在所有时间尺度上都显著。在猫初级视觉皮层8个细胞的方位选择性与样本熵之间的关系中,6个细胞具有显著反相关关系。而时间尺度的选择对样本熵的影响较小,呈弱反相关关系。结论基于样本熵的神经元ISI序列分析结果表明,样本熵一定程度上反映细胞的生理信息,为研究其他神经体系动作电位包含的生理信息提供参考。 展开更多
关键词 样本熵 时间间隔序列 时间尺度 不应期 生理信息
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C类神经纤维传入对小脑浦肯野细胞放电间隔的影响:简单锋电位间隔变化
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作者 吴杰 陈培熹 《中山医科大学学报》 CSCD 1992年第2期8-14,共7页
用数学随机点过程理论和信号分析方法建立起来的统计分析方法分析31个小脑浦肯野细胞(PC)放电简单锋电位(SS)的时间间隔特征,并观察刺激C类和A类纤维对其影响。按标准化间隔直方图的短间隔分布峰值(pdf)可将PC-SS分为低峰组(n=14)和高峰... 用数学随机点过程理论和信号分析方法建立起来的统计分析方法分析31个小脑浦肯野细胞(PC)放电简单锋电位(SS)的时间间隔特征,并观察刺激C类和A类纤维对其影响。按标准化间隔直方图的短间隔分布峰值(pdf)可将PC-SS分为低峰组(n=14)和高峰组(n=17),刺激C类纤维后,前者Pdf值变化不显著,峰斜率(λ值)明显减小;后者Pdf值明显减小,λ值变化不显著。刺激A类纤维后,低峰组Pdf值增加、λ值减小,高峰组无显著性变化。表明C类和A类纤维传入均可影响PC-SS短间隔分布,但作用不同。联合间隔分布图显示PC-SS较集中于短一短部分,连续短间隔数目较多。刺激C类纤维后联合间隔分布图趋于弥散,连续短间隔数目减小;而刺激A类纤维后无明显影响。表明C类纤维传入可影响PC-SS放电前后间隔的关系,而A类纤维传入无此影响。刺激C类纤维后PC-SS放电间隔均值增大,长间隔均值亦增大,但短间隔均值变化不显著,提示C类纤维传入主要通过长间隔引起间隔均值增大;刺激A类纤维后影响不明显。 展开更多
关键词 浦肯野细胞 放电间隔 神经纤维传入
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变间隔的脉冲改变高频刺激对于脑神经元的作用 被引量:2
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作者 胡汉汉 封洲燕 +2 位作者 王兆祥 郑吕漂 黄璐 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2019年第8期804-811,共8页
通常采用恒定电脉冲间隔的高频刺激(high-frequency stimulation,HFS),进行深部脑刺激治疗帕金森氏症等运动障碍疾病.为了开发适用于不同脑疾病治疗的新刺激模式,近年来脉冲间隔(inter-pulse-interval,IPI)变化的变频刺激模式受到关注.... 通常采用恒定电脉冲间隔的高频刺激(high-frequency stimulation,HFS),进行深部脑刺激治疗帕金森氏症等运动障碍疾病.为了开发适用于不同脑疾病治疗的新刺激模式,近年来脉冲间隔(inter-pulse-interval,IPI)变化的变频刺激模式受到关注.已有研究表明,即使具有相同的平均电脉冲频率,变频刺激与恒频刺激的治疗效果也不同.我们推测,变频刺激的短小IPI变化就足以改变HFS对于神经元的作用.为了验证此推测,本文在大鼠海马CA1区锥体神经元的输入轴突纤维上交替施加恒频刺激(100或133 Hz,即IPI=10 ms或7.5 ms)和随机变频刺激(100~200 Hz,即IPI=5~10 ms,平均频率为133 Hz),记录并分析刺激下游神经元群体的诱发电位,用于定量评价神经元对于恒频和变频刺激的响应.实验结果表明,持续的恒频刺激使得神经元的响应从最初的同步发放形成的群峰电位(population spike,PS)转变为非同步的动作电位发放(即单元锋电位).但是,当刺激切换为变频模式时,却又可以诱发神经元群体同步产生动作电位,重新形成PS波.并且,变频刺激诱发的PS幅值和神经元发放的同步程度可达基线的单脉冲刺激诱发波的水平.但是,PS的发生率只有脉冲刺激频率的7%左右,表明在持续的变频刺激时,多个脉冲累积的作用才能诱发这种同步的神经元发放.而且PS的出现与前导IPI的长度之间存在一定关系.神经元的轴突和突触等结构对于高频刺激的非线性响应可能是变频刺激诱发同步活动的原因.这些结果表明,变频刺激序列中短小的间隔变化可以产生与恒定间隔不同的调控作用.本文的结果对于揭示脑刺激的作用机制,促进新型刺激模式的开发及其在不同类型脑疾病治疗中的应用具有重要意义. 展开更多
关键词 高频刺激 脉冲间隔 随机频率 群峰电位 同步发放
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大鼠海马神经元对于高频脉冲刺激的暂态响应 被引量:1
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作者 胡一凡 封洲燕 +1 位作者 王兆祥 郑吕漂 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第7期827-835,共9页
闭环刺激是深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)的重要发展方向之一,有望用于治疗多种脑神经系统疾病.与常规开环的长时间持续刺激不同,闭环刺激通常采用短促的高频脉冲序列.而神经元对于高频刺激的响应存在暂态过程,在初期的短时... 闭环刺激是深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)的重要发展方向之一,有望用于治疗多种脑神经系统疾病.与常规开环的长时间持续刺激不同,闭环刺激通常采用短促的高频脉冲序列.而神经元对于高频刺激的响应存在暂态过程,在初期的短时间内会发生很大变化,从而影响闭环刺激的作用.为了研究这种暂态过程,在大鼠海马CA1区传出轴突纤维(alveus)上施加不同频率的恒频以及随机变频的逆向高频刺激(antidromic high-frequency stimulation,A-HFS),并以逆向诱发的群峰电位(antidromically-evoked population spike,APS)的幅值作为指标来考察神经元群体的响应.研究结果表明,100、133和200 Hz的恒频A-HFS初期,APS迅速衰减,脉冲频率越高,APS衰减越快.平均不到1 s时间内APS的幅值就会下降一半以上,100 Hz时的平均半衰期为~0.96 s,频率增加1倍至200 Hz时,平均半衰期缩短至~0.21 s.使用100~200 Hz范围内实时微调脉冲间隔的随机变频刺激,则可以显著延缓神经元响应的衰减速度,延长刺激作用的维持时间.这些结果可以为短促闭环刺激等DBS新模式的开发提供依据. 展开更多
关键词 高频刺激 暂态响应 群峰电位 脉冲频率 脉冲间隔
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HH神经元对信号编码的响应
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作者 易晓斌 张海峰 《青海大学学报(自然科学版)》 2006年第5期86-88,100,共4页
通过计算机数值积分,在HH神经元模型的基础上,对输入正弦、混沌不同动作电位编码的信号时,神经元的输出响应进行了模拟,对比和分析了输入输出信号的异同。
关键词 神经元 动作电位 HH模型 时间间隔 直方图 RETURN MAP图
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延迟自反馈控制Hindmarsh-Rose神经元的混沌运动 被引量:8
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作者 于洪洁 童伟君 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期2977-2982,共6页
利用线性时间延迟自反馈方法,研究单个Hindmarsh-Rose(H-R)神经元模型混沌动力学模式的控制问题.分别将增益因子和时间延迟作为控制参数,通过数值模拟分析,发现在增益因子和时间延迟两个参数组合的一些范围内,混沌动力学模式的H-R神经... 利用线性时间延迟自反馈方法,研究单个Hindmarsh-Rose(H-R)神经元模型混沌动力学模式的控制问题.分别将增益因子和时间延迟作为控制参数,通过数值模拟分析,发现在增益因子和时间延迟两个参数组合的一些范围内,混沌动力学模式的H-R神经元运动可自动被控制成时间间隔意义上的单峰、2峰、3峰及4峰的周期或多倍周期模式.延迟时间的选取并无特别要求,不必和嵌入在混沌吸引子内的某不稳周期轨道的周期相同,延迟控制自适应地引导混沌轨到相应的放电峰峰间隔的周期模式上. 展开更多
关键词 H-R神经元 延迟反馈控制 混沌放电模式 峰峰间隔周期
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Bio-inspired Tactile FA-I Spiking Generation under Sinusoidal Stimuli 被引量:1
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作者 Zhengkun Yi Yilei Zhang 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2016年第4期612-621,共10页
For the design and development of advanced prosthetic limbs, many attempts have been made to restore the function of mechanoreceptors using artificial tactile sensors. Mechanoreceptors in human skin, which make dexter... For the design and development of advanced prosthetic limbs, many attempts have been made to restore the function of mechanoreceptors using artificial tactile sensors. Mechanoreceptors in human skin, which make dexterous manipulation pos- sible, respond to the mechanical stimuli in the form of spike trains. In this paper, a bin-inspired approach to replicate the Fast Adapting type I (FA-I) mechanoreceptor is developed, where piezoelectric materials, such as polyvinylidene difluoride (PVDF) films, are used to generate continuous analog electrical signals; then the analog signals are successfully converted into spike trains using the spiking neuron model. By comparing with spike trains measured from the glabrous skin of macaque monkeys, it was found that this approach can mimic FA-I afferent spiking activities in terms of both the average inter-spike interval and the first spike latency. Spike features of the FA-I mechanoreceptors, such as the variability, frequency dependent responses, and population activity, were also explored, which may play a vital role in the understanding of the functionality of FA-I mech- anoreceptors and the development of advanced prosthetic limbs. 展开更多
关键词 bio-inspired tactile sensor FA-I mechanoreceptor spiking neuron model inter-spike interval first spike latency
原文传递
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