基于人眼视觉注视机制下突触短时可塑性的图像边缘检测算法

根据人眼视觉在外界刺激下引发神经细胞突触短时程可塑效应而造成感受野结构发生形变的生理现象,对视觉感受野的形变方式进行了假设,在研究了形变后感受野模型长轴和边缘方向的夹角对滤波效果影响曲线的基础上,提出了一种新的高通滤波算法。通过实验验证了该算法在高通滤波效果和实时性能方面的优越性和文中假设的合理性。结果表明,该算法更加适合于对人眼视觉注视机制的描述。

小鼠脊髓背角Ⅰ层-PAG投射神经元短时程突触可塑性的特征研究

目的:研究小鼠脊髓背角Ⅰ层向中脑导水管周围灰质(periaquaductal gray,PAG)投射神经元在双脉冲刺激下表现出来的短时程突触可塑性的特点。方法:选取18~21 d C57/Bl6小鼠,脑立体定位注射2.5%Di I(100 nl)至PAG,2~3 d后制备400~650μm带背根的脊髓薄片,孵育1 h后用全细胞膜片钳技术记录Di Ⅰ阳性标记的脊髓背角Ⅰ层向PAG投射(spino-PAG)神经元,在判断其为单突触传递后,给予时间间隔为110 ms的双脉冲刺激诱致刺激外周C纤维诱发的C-e EPSCs,观察其短时程突触可塑性的特点。结果:(1)应用脑立体定位注射技术向PAG注射荧光素Di Ⅰ后可在脊髓背角Ⅰ层检测到逆行标记的神经元,提示该神经元为向PAG投射的神经元(spino-PAG投射神经元)。(2)在给予脊神经背根时间间隔为110 ms的双脉冲刺激后,脊髓背角Ⅰ层spino-PAG投射神经元发生不同程度和性质的短时程突触可塑性改变。其中,52.8%(28/53)的神经元表现为短时程的双脉冲易化(paired-pulse facilitation,PPF),其PPR的平均值为1.76±0.18;47.2%(25/53)的神经元表现为短时程的双脉冲抑制(paired-pulse depression,PPD),其PPR的平均值为0.61±0.05。结论:双脉冲刺激脊神经背根诱致C-e EPSCs可使脊髓背角I层spino-PAG神经元呈现短时程易化和短时程抑制的突触可塑性特征,提示这种短时程突触可塑性可能在痛信息的传递和敏化过程中发挥重要作用。

槐定碱对大鼠短时程突触可塑性的影响

目的观察槐定碱对短时程突触可塑性的影响。方法采用急性埋藏电极记录麻醉大鼠海马齿状回诱发电位的方法,观察槐定碱对MPP-DG通路联系上双脉冲刺激反应的影响,分别以群峰电位幅度和群体兴奋性突触后电位上升斜率的PPR（paired-pulse ratio）为观察指标。槐定碱以腹腔注射（i.p）形式给药,剂量为6.0mg.kg-1。双脉冲刺激实验按脉冲间隔（IPIs）20~1000ms分别给出。结果槐定碱给药后,群峰电位幅度的PPR相比给药前有明显降低,但群体兴奋性突触后电位上升斜率的PPR没有明显变化。结论 6.0mg.kg-1剂量槐定碱对麻醉大鼠MPP-DG通路的短时程突触可塑性有一定的抑制作用。

基于短时程突触可塑性形成的工作记忆神经元网络模型

为了用建模的思想来刻画工作记忆,根据随机Hodgkin-Huxely神经元模型和短时程突触可塑性的生理学机制,给出了一个关于工作记忆的神经元网络模型.通过数值模拟的方法,讨论了不同膜面积下的离子通道对工作记忆的影响,同时发现了只有在适当的时间里不断施加外部Poisson输入,工作记忆才能不断涌现.模型能很好地解释工作记忆形成及维持的原理,也能表示2种不同刺激是怎样保存在工作记忆中的.

经颅磁声电刺激对皮层锥体神经元的突触传递特性影响的仿真分析

短时程突触可塑性(short-term synaptic plasticity,STP)具备快速性、频发性特点,以多种方式在大脑记忆活动中对信息进行处理和神经元集群的选择,是工作记忆中储存过程的关键。经颅磁声电刺激(Transcranial Magneto-acoustic-electrical Stimulation,TMAES)作为一种超声和静磁场耦合作用于大脑的新型无创调控手段,对正常及病理生物组织的神经电活动均具有潜在的调节作用。本文旨在研究TMAES对皮质锥体神经元突触STP具体机制的影响,通过搭建皮质锥体神经元突触传递模型,探究不同刺激电流强度下皮质锥体神经元突触前钙离子浓度、囊泡释放以及突触后电位的变化情况。结果表明,随刺激电流强度增大,细胞内钙离子浓度变化频率明显升高且幅值变化增大,囊泡释放总量增加。而STP在刺激时间内总体呈减弱趋势,但随刺激电流增大在单个簇放电期间由平稳增强转变为先增强后抑制。研究结果有助于推动TMAES下皮层工作记忆网络动力学的研究,为进一步研究经颅磁声电刺激对大鼠工作记忆的影响提供了重要参考价值和研究意义。

工作记忆的机制与建模方法

工作记忆是人类认知功能的重要组成部分,涉及在短时间内对信息的存储和加工。延迟响应实验是研究工作记忆的基本实验范式之一,通过在刺激信息与行为决策之间设置一段延迟期,人们可以探究工作记忆系统在延迟期间维持和操纵信息的神经机制。本文概述了延迟响应实验范式,介绍了作为工作记忆关键机制的吸引子动力学。文章系统介绍了两种常用的工作记忆网络分析方法:运动轨迹追踪法和势能景观与环流理论。最后,我们总结了两种动力学方法的特点,并对今后的工作记忆研究方向进行了展望。