基于关键参数反馈的神经元放电模式控制.pdf

第 54卷 第 2期 吉 林 大 学 学 报 (理 学 版 ) Vo1．54 NO．2 2016年 3月 JournalofJilinUniversity(ScienceEdition) Mar 2O16 doi：10．13413／j．cnki．jdxblxb．2016．02．29 基于关键参数反馈的神经元放 电模式控制 王海洋 ，王 江 (1．白城师范学院机械工程学院，吉林 白城 137000；2．天津大学 电气与 自动化工程学院，天津 300072) 摘要 ：针对神经元数学模 型 中相关参数 的异常变化 问题 ，先通过无迹 Kalman滤波器 (unscentedKalmanfilter)对这些关键参数进行实时估计 ，再使用这些参数作为控制器 的反 馈信号完成神经元放电的有效 闭环控制．使用该方法对 Pinsky-Rinzel(PR)神经元由于关键 参数 (胞体和树突间的电导 g及树突刺激 电流I)的病变导致的异常放电进行 MATLAB仿 真控制，分别实现 了单参数病变及两个参数 同时病变引起的异常放 电控制．实验结果证 明了 该方法的有效性． 关键词 ：闭环控制 ；参数估计 ；慢变量 ；关键参数 中图分类号 ：TP39l 文献标志码 ：A 文章编号 ：1671-5489(2016)O2一O315—08 NeuronsFiringM odeControlBasedonKeyParametersFeedback W ANG Haiyang～。WANG Jiang。 (1．SchoolofMechanicalEngineering，BaichengNormalUniversity，Baicheng137000，JilinProvince，China； 2．SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，TianjinUniversity，Tianjin300072，China) Abstract：Aimingattheproblem oftheabnormalchangeoftherelatedparametersinthemathematical mode1ofneuron。wefirstmadearea1timeestimation ofthesekeyparametersbyunscentedKalman filter (UKF)，andthentook theseparametersasfeedback signalofthecontrollertocompleteclosed loopcontroloftheneurondischarge．W iththismethod，theMATLABsimulationwascarriedoutfor theabnormaldischarge caused by thekey parameters (the conductancebetween cellbodiesand dendritesg ，and thestimulatedcurrentsofdendritesI)ofPinsky—Rinzel(PR)neuron，and the controlof abnormaldischarge caused by single parameter and tWO parameters were achieved respectively．Theexperimentalresultsshow theproposedmethodiseffective． Keywords：closedloopcontrol；estimateofparameter；slow variable；keyparameters 癫痫 的发作是脑部神经元异常及过 同步化放 电所导致的临床现象 ，而帕金森病是一种神经系统 退行性疾病 ，是丘脑皮层束内部神经元放电异常，与癫痫神经元放电不同，它是某些神经元 (如参与运 动的大脑皮层及执行运动的大脑皮层等)兴奋性降低所导致 ．对于正常的神经元各个参数的值都