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2014基于稀疏_小世界网络的初级视皮层神经元发放模型
科 学 技 术 与 工 程
第 14 卷 第 26 期 2014 年 9 月 Vol. 14 No. 26 Sep. 2014
( )
1671—1815 2014 26-0019-07 Science Technology and Engineering 2014 Sci. Tech. Engrg.
生物科学
基于稀疏-小世界网络的初级视皮层
神经元发放模型
师 黎 赵 萌* 牛晓可
( , )
郑州大学电气工程学院 郑州 450001
摘 要 通过构建神经元发放模型实现对视觉系统刺激编码方式的解析是计算神经生理学领域的研究热点。在传统线性-非
线性-泊松( LNP) 模型的基础上,采用稀疏编码模型训练的基函数作为模型的刺激滤波器,进一步利用小世界网络优化神经元
集群的连接结构,构建了一种新型初级视皮层( V1 区) 神经元发放模型,用于预测神经元在特定刺激模式下的响应活动。利
用在 LE 大鼠 V1 区采集的多通道发放数据拟合模型参数,进一步验证模型的有效性。实验结果表明,与传统未选择基函数作
为刺激滤波器以及未经过小世界网络优化的对照模型相比,该模型能更准确地预测大鼠 V1 区神经元在不同朝向光栅刺激下
的响应。该研究表明,经小世界网络优化后,模型中神经元的连接结构具有更强的生物相似性,能更真实地反映初级视觉皮
层神经元群的响应机制。
关键词 初级视觉皮层 广义线性模型 稀疏编码 小世界网络 光栅刺激
;
中图法分类号 Q424 文献标志码 B
[]
视觉系统经过自然界长期进化已成为目前功能 线性的信息处理方式 6 。D. C. Knill 等人提出了贝
,
最完备、机制最优秀的信息处理系统之一。研究视 叶斯编码假说 认为贝叶斯推断是通过神经元发放
[]
觉皮层的信息处理机制是当前控制科学、智能科学、 序列重构外部刺激的基本法则之一 7 。Pillow 等利
( )
计算机科学、神经科学等学科共同关注的重大课题。 用广义线性模型 GLM 对视网膜神经节细胞进行
为研究初级视觉皮层神经元对外界刺激信息的表征 建模,预测了单个神经节细胞的刺激响应发放序
[]
, 8 ; ,
方式 迫切需要建立初级视觉皮层神经元发放模型。 列 Calabrese 等人对 GLM 进行改进 将神经元发
,
这
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