基于尖峰神经元的条件反射模型及其认知行为的研究

一种具有经典条件反射行为的认知模型(CMSPK),该模型以尖锋神经元为基本元素,互联形成具有反射弧结构的神经网络,能充分表现经典条件反射对时间的依赖性。基于有衰减项的Hebb规则设计了反映“刺激-响应-强化”特征的强化学习算法,使CMSPK具有经典条件反射行为和认知行为。应用CMSPK模型成功地模拟了习得、刺激间隔效应、遗忘、阻止和二阶条件反射等现象。

Izhikevich神经脉冲发放模型的FPGA硬件实现方法

首先将该神经元模型模块化,然后利用VHDL语言对各个模块进行硬件描述,最后在FPGA中硬件实现了20种神经元的脉冲发放模式,为多种脉冲神经网络的硬件实现提供了参考.

脉冲神经元的NiosⅡ多核实现方法研究

选定Izhikevich脉冲神经元模型作为计算单元,讨论了4种NiosⅡ处理器的通信方法.针对Izhikevich神经元的特点,经过实验比较,采用其中2种NiosⅡ多核通信技术相结合的方式实现脉冲神经元并行计算结构.该结构能很好地实现Izhikevich神经元的功能,并且能充分体现脉冲神经网络并行计算的特点.

基于MOS技术的神经元电路研究进展

设计一种具有多种神经元响应模式、结构紧凑、低功耗的神经元电路,对大规模神经形态硬件的构建具有重要意义。分析了LIF、Izhikevich两种神经元模型的基本原理,重点介绍了数字和模拟两类神经元电路的设计方法、工作原理和优缺点。最后,讨论了神经元电路的设计趋势以及挑战。

基于小世界神经网络的放电特性研究

研究小世界网络参数的改变对神经元网络放电特性的影响会对癫痫等神经疾病的研究工作产生重要的推动作用。癫痫等神经疾病的发作总会伴随着神经网络的同步放电现象,目前神经网络的研究主要是基于层级网络,其拓扑结构不能模拟真实生物神经网络,而小世界网络具有一定的生物神经网络特性,对小世界神经网络的仿真分析可以使仿真结果更贴近真实生物的神经网络放电情况。通过构建小世界网络,进而基于Izhikevich神经元模型、短期突触可塑性调节机制和突触动力学构建了小世界神经网络,并从兴奋性神经元和抑制性神经元的放电模式、放电栅图、平均放电频率和网络整体的放电同步性四个方面进行分析。

利用Izhikevich模型探究神经元动作电位的发放特性

不同种类的神经元拥有不同类型的离子通道,离子通道的开放和关闭可以产生不同形状、频率和模式的动作电位。对动作电位的发放特性进行探究,将为生物神经系统的硬件设备开发、脑机接口技术研发等提供机理层面上的支持。采用Matlab软件,利用Izhikevich尖峰神经元模型,考察刺激电流的类型、静息膜电位和膜恢复变量等因素对神经元发放动作电位的影响。研究发现:改变静息膜电位的数值,并不影响动作电位的发放频率;增大膜恢复变量的数值,会使动作电位的发放数量增多,但仍不影响各簇动作电位的发放频率,且膜恢复变量越大,动作电位发放时间越早;在不同类型的电流刺激下,改变静息膜电位和膜恢复变量不会对动作电位的发放特性产生影响。

人工神经网络的硬件设计研究

本文结合当前计算机智能化领域的发展情况，提出了在新的智能计算硬件平台上进行神经网络的计算，并以GerSmer的尖峰神经元模型为基础设计出硬件电路，以加快神经网络的计算能力。

小世界网络同步的非线性时滞反馈控制

大脑的病态同步放电活动会导致一些神经类疾病,如帕金森、癫痫等.采用Izhikevich神经元模型构建一个兴奋-抑制小世界网络,增加网络的耦合强度能够实现网络的同步簇放电.对网络施加非线性时滞反馈控制,网络的这种同步活动很快消失.仿真结果表明:微分形式的反馈控制去同步的同时,保持了单个神经元的固有放电特性,且这种反馈控制不具有侵害性.直接形式的反馈控制通过抑制神经元的放电活动来抑制网络的同步,这种形式的反馈控制对刺激参数的变化具有鲁棒性,更适用于实际的深度脑刺激术.

基于基底核的帕金森病状态分析

目的研究分析基底核参数变化对帕金森病(PD)状态的影响。方法采用Izhikevich神经元数学模型构建基底核神经元网络,对基底核的结构进行分析;研究基底核参数对苍白球外侧部(GPe)、苍白球内侧部(GPi)、丘脑底核(STN)和丘脑(TC)生物动力学特性的影响。首先根据Izhikevich神经元模型的固有参数,分别实现各神经元核团在正常状态下的生物动力学特性;然后逐渐改变模型参数,直至其出现PD状态的生物动力学特性;最后根据从正常状态到PD状态时各模型参数的变化情况,分析它们对PD状态的影响。结果在一定范围内适当改变基底核中的相关参数,基底核能够实现生物动力学特性并出现不同的放电状态。在正常状态下,GPe、GPi、STN和TC神经元核团均呈现规则放电模式;当在一定范围内减小常量参数a、b和c时,各神经元核团的放电周期也逐渐增大,放电频率减小,放电模式由规则放电转变为簇放电;当在一定范围内减小常量参数d时,各神经元核团的放电周期也逐渐减小,放电频率加快,放电模式由规则放电转变为快速放电。结论对PD患者进行深度脑刺激术治疗时,可以结合基底核参数变化对PD状态的影响,实现更精确、更快速的治疗效果。