脑信号动力学传输中的相同步运动和神经编码.pdfVIP

第13 届全国非线性振动会议 暨 第10 届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议 论文编号：106 脑信号动力学传输中的相同步运动和神经编码1 王如彬 1 张志康 1 屈景怡 1 曹建庭 2 （1. 华东理工大学信息科学与工程学院认知神经动力学研究所,上海市梅陇路130 号,上海市 200237 2. 日本琦玉工业大学工学部电子工学科，琦玉县大里郡冈部町普济寺1690） 摘要: 为了探索脑内神经信号传输过程中的动力学特征对神经编码的影响，本文运用随机相变动力学理论和方法 建立了一个由三个神经元集群组成的一个神经网络模型。依据所建立的模型，在网络结构发生变化的情况下，分 别考察了该神经网络在神经元集群自发活动和刺激作用下的相同步运动以及神经编码的演化。研究结果表明，在 自发运动条件下相位神经编码的特征与神经元集群内参与神经发放的神经元数目的关系不大，这个数值模拟的结 果证明了脑内稀疏编码的存在性；数值地证明了神经系统内耦合系数的大小对于神经信息的处理至关重要以及神 经信息传导在串联和并联两种耦合方式下所具有的完全不同的信息处理能力。研究结果还证明，在外刺激作用下 神经元集群内的神经元数目越大，刺激的结果对其他神经元集群的相同步运动和神经编码演化的影响也越大；数 值地证明了神经生物学实验结果，神经元集群之间耦合关系的减小预示着神经网络中侧抑制功能的增强，这种增 强等效于降低神经元的兴奋性阈值，从而使这一区域和神经元集群在相同的刺激下有较强的反应；刺激作用下会 有更多的神经元兴奋，因而有更多的神经元参与了神经编码和相同步运动。 关键词: 耦合神经网络模型；相位神经编码；同步运动；平均数密度；神经元集群 中图分类号：0313.3 Analysis of neurodynamics in the transmission of brain signal Rubin Wang1 Zhikang Zhang1 Jingyi Qu1 Jianting Cao2 (1. Institute for Cognitive Neurodynamics, School of Information Science and Engineering, School of Science, East China University of Science and Technology, Meilong Road 130, Shanghai 200237; 2. Department Electronic Engineering, Saitama Institute of Technology, 1690 Fusaiji, Saitama, Japan) Abstract: Using stochastic phase transition dynamics theory and method, the paper has established a neural network model consisting of three neuronal populations. Based on the model established, in the case of the network structure changing, the author has examined the evolution of the phase synchronized motion and neural coding of the neural network under spontaneous activity and stimulation respectively, with the result showing that, under the condition of spontaneous activity, the characteristics of phase neural coding is little to do with the number of