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FitzHugh-Nagumo神经元时变初相位对信号放大的影响

时间:2019-01-07 18:43来源:毕业论文
研究神经元对初相位随时间变化的弱周期信号的响应。与固定初相位的弱周期信号不同,研究发现时变初相位弱周期信号可以诱发神经元放电,从而提高神经元对信号的响应。利用一个

摘要:本文研究神经元对初相位随时间变化的弱周期信号的响应。与固定初相位的弱周期信号不同,研究发现时变初相位弱周期信号可以诱发神经元放电,从而提高神经元对信号的响应。利用一个简化模型,我们分析了时变初相位影响信号放大的机制。32391
毕业论文关键词:时变初相位   信号放大  FitzHugh-Nagumo神经元
 The effect of time-varying initial phase on signal amplification
Abstract: In this thesis, we have studied the response of excitable neuron to the weak periodic signal with time-varying initial phase. Unlike constant initial phase, the time-varying initial phase can trigger the excitable neuron to generate spikes, thus improving the response of the neuron to the weak signal. We have proposed a simple model to analyze the mechanism of the signal amplification affected by the time-varying initial phase.
Keywords: time-varying initial phase  signal amplification   FitzHugh-Nagumo neuron
目 录
摘要    i
Abstract    ii
1. 绪论    1
2. FitzHugh-Nagumo模型对信号的响应    3
2.1 FitzHugh-Nagumo模型介绍    3
2.2 FitzHugh-Nagumo模型对具有时变初相位周期信号的响应    4
3. 时变初相位对神经元放大机制的理论分析    7
3.1简化模型    7
3.1.1没有外部信号     7
3.1.2外部信号     8
3.2  简化初相位    10
4. 分析与结果    11
4.1简化初相位模型的具体分析     11
4.2神经元对于阈下信号响应的机制    12
5. 总结与展望    13        源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
致谢    14
参考文献    15
1 绪论
神经元是生物体的最基本单元,长期的演化赋予它们高超的信号处理能力。神经元接收的信号可来自外部刺激或周围神经元的传递。若接收到的信号强度较弱,则神经元不会放电,称该信号为阈下信号;反之,则称为阈上信号[1-3]。
对于阈下信号,研究表明神经元可利用环境噪声来提高信号的识别本领,该机制称为随机共振[4-6],其本质是叠加在阈下信号上的噪声可随机增加振幅(见图1-1),从而使得阈下信号变为阈上信号,引起神经元放电。大量的实验证实生物确实可利用随机共振机制实现弱信号的放大。在随机共振机制中,弱信号的初相位是固定不变的。然而,在实际当中生物体接收到的信号其初相位却是可能随时间变化。如信号在介质中传输时,由于介质的不均匀性,信号到达生物体时的初相位会发生改变。另外,信号源与生物体间距离的改变,也会导致到达生物体的信号初相位变化[5-10]。那么,变化的初相位会对神经元的信号放大能力产生何种影响?其影响机制如何?
 周期信号 、周期信号与高斯噪声叠加 ,其中 表示高斯噪声
图1-1 周期信号 、周期信号与高斯噪声叠加 ,其中 表示高斯噪声。
为了回答这些问题,在本论文中,考虑神经元接收到的弱信号具有时变的初相位。研究发现,当初相位从恒定变为时变后,神经元可以对阈下信号放电,这表明时变初相位有助于神经元放大弱信号。进一步,我们提出了一个简单模型以解释这一发现。
本论文主要由五个章节组成。第一章为绪论。在第二章中,介绍神经元模型及其对阈下、阈上周期信号的响应。在第三章中,介绍具有时变初相位的周期阈下信号及其对神经元的影响,并提出一个简化模型以解释影响机制。在第四章中,针对简化的时变初相位,我们分析了时变初相位诱导神经元放电的机制。第五章是本文的总结与展望。 FitzHugh-Nagumo神经元时变初相位对信号放大的影响:http://www.lwfree.cn/zidonghua/20190107/28941.html
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