交流电场下神经元适应性的两种放电机制对比分析-东北大学.PDFVIP

第３５卷第９期 东 北 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．９ ２０１４年 ９月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｓｅｐ．２０１４ 　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－３０２６．２０１４．０９．００４ 交流电场下神经元适应性的两种放电机制对比分析 袁春华，王　江 （天津大学 电气与自动化工程学院，天津　３０００７２） 摘　　　要：研究了两种神经元模型放电频率适应性的机制，对比分析了不同机制之间的差异，基于线性积分 放电（ＬＩＦ）神经元模型，建立了在交流外电场作用下ＬＩＦＡＣ和ＬＩＦＤＴ两种改进的ＬＩＦ适应性模型．通过分析不 同机制模型的初始和稳态放电频率曲线，发现ＬＩＦＡＣ机制的放电频率曲线向高输入方向水平右移，且保持斜率 不变，ＬＩＦＤＴ机制的放电频率曲线呈发散状，斜率递减．在固定频率的交流外电场作用下，稳态放电频率曲线呈 线性．另外通过对噪声下放电峰峰间期的相关性和变异性分析，进一步阐明外电场对不同机制适应性的影响． 关　键　词：放电频率适应性；交流外电场；积分效电神经元模型；ＬＩＦＡＣ和ＬＩＦＤＴ放电机制；相关性 中图分类号：Ｑ４２４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００５－３０２６（２０１４）０９－１２２９－０５ ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＦｉｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆＮｅｕｒｏｎＭｏｄｅｌＡｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ＵｎｄｅｒＥｘｔｅｒｎａｌＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＦｉｅｌｄ ＹＵＡＮＣｈｕｎｈｕａ，ＷＡＮＧＪｉａｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ：ＷＡＮＧＪｉａｎｇ，Ｅｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｗａｎｇ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｉｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｄａｐｔｉｏｎｉｓａｐｒｏｍｉｎｅｎｔｆｅａｔｕｒｅｏｆｎｅｕｒｏｎａｌｄｙｎａｍｉｃｓ．Ｉｔｐｌａｙｓａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｎｅｕｒｏｎａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆ ｓｐｉｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｌｅａｋｙｉｎｔｅｇｒａｔｅａｎｄｆｉｒｅｍｏｄｅｌｓ（ＬＩＦｍｏｄｅｌｓ）ｕｎｄｅｒ ｅｘｔｅｒｎａｌａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｏｎｓｅｔｓｐｉｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｔｈｅ ｓｐｉｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅＬＩＦＡＣｓｈｉｆｔｅｄｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｕｒｖｅｓｔｏ ｈｉｇｈｅｒｉｎｐｕｔｓｗｉｔｈｏｕｔａｆｆｅｃｔｉｎｇｉｔｓｓｌｏｐｅ，ａｎｄｔｈｅＬＩＦＤＴｈａｄａｄｉｖｉｓｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｕｒｖｅｓ．Ｔｈｅｓｐｉｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｗａｓｌｉｎｅａｒｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｔｅｒｎａｌａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆａｄａｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｉｎｔｅｒｓｐｉｋｅｉｎｔｅｒｖａｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｉｋｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｄａｐｔｉｏｎ；ｅｘｔｅｒｎａｌａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ；ｌｅａｋｙｉｎｔｅｇｒａｔｅａｎｄｆｉｒｅ （ＬＩＦ）ｎｅｕｒｏｎｍｏｄｅｌ；ＬＩＦＡＣａｎｄＬＩＦＤＴｆｉｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ 　　放电频率适应性是神经元动力学的一个显著