研究目的： 神經(jīng)元群體中的神經(jīng)元對行為任務(wù)有著不同程度的編碼：(1)功能神經(jīng)元集群在行為任務(wù)的執(zhí)行過程中發(fā)揮了主要作用(2)群體中非集群神經(jīng)元的電活動也會發(fā)生改變,也參與編碼。由于神經(jīng)元活動具有稀疏特性,若隨機選擇若干個神經(jīng)元去實現(xiàn)植入式腦機接口,至少需要多少神經(jīng)元才能完成任務(wù)呢?本論文研究了在兩種不同的行為任務(wù)中,清醒動物皮層神經(jīng)元群體/集群電活動對行為任務(wù)的稀疏編碼機制。第一部分以大鼠為研究對象,研究大鼠前額葉皮層神經(jīng)元集群對工作記憶事件的編碼。第二部分是以恒河猴為研究對象,研究神經(jīng)元群體在腦機接口任務(wù)中的編碼機制,探索至少需要多少神經(jīng)元才能夠有效地編碼信息。 第一部分：大鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)元集群對工作記憶事件的編碼 1.研究方法： 1)實驗動物：雄性SD大鼠10只,體重300-350g。 2)大鼠進行Y迷宮工作記憶任務(wù)訓練,直到大鼠操作正確率達到80%。 3)在大鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層植入16通道微電極陣列。 4)應(yīng)用Cerebus128通道信號采集系統(tǒng)在體記錄大鼠在Y迷宮工作記憶過程中內(nèi)側(cè)前額葉皮層的16通道神經(jīng)電信號。 5)從16通道原始信號中獲取神經(jīng)元群體發(fā)放動作電位的時空序列...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
縮略語/符號說明
第1章 前言
    1.1 研究背景
        1.1.1 腦機接口的概念
        1.1.2 神經(jīng)元群體/集群稀疏編碼
        1.1.3 科學問題的提出
    1.2 研究目的
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 創(chuàng)新點
第2章 原理與方法
    2.1 植入式多通道同步記錄技術(shù)
        2.1.1 植入式多通道同步記錄技術(shù)的發(fā)展
        2.1.2 植入式在體多通道同步記錄采集系統(tǒng)的組成
    2.2 神經(jīng)元集群編碼
        2.2.1 神經(jīng)元集群頻率編碼
        2.2.2 神經(jīng)元集群熵編碼
第3章 大鼠前額葉皮層神經(jīng)元集群對工作記憶事件的編碼
    3.1 工作記憶
        3.1.1 工作記憶的概念
        3.1.2 內(nèi)側(cè)前額葉皮層在工作記憶中的作用
        3.1.3 Hebb細胞集合學說
    3.2 獲取工作記憶任務(wù)中大鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)元群體電活動的實驗
        3.2.1 實驗動物
        3.2.2 Y迷宮行為學實驗
        3.2.3 Y迷宮適應(yīng)性訓練
        3.2.4 大鼠工作記憶任務(wù)的訓練方法
        3.2.5 多通道微電極陣列植入手術(shù)
        3.2.6 大鼠工作記憶過程中內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)電信號的采集
        3.2.7 多通道原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理
    3.3 結(jié)果
        3.3.1 大鼠在Y迷宮工作記憶任務(wù)中的行為學結(jié)果
        3.3.2 大鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)元對工作記憶事件的調(diào)制
        3.3.3 大鼠在工作記憶過程中內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)元集群頻率編碼
        3.3.4 大鼠在工作記憶過程中內(nèi)側(cè)前額葉皮層神經(jīng)元集群熵編碼
    3.4 結(jié)論與討論
        3.4.1 工作記憶中大鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層的神經(jīng)元群體編碼
        3.4.2 神經(jīng)元集群的預(yù)先性活動
        3.4.3 神經(jīng)元集群頻率編碼和熵編碼
        3.4.4 神經(jīng)元發(fā)放熵值計算中窄帶帶寬的選擇
        3.4.5 神經(jīng)元發(fā)放熵值計算中窗口和步長的選擇
第4章 恒河猴運動皮層神經(jīng)元群體對腦機接口任務(wù)的編碼
    4.1 腦機接口實驗設(shè)計
        4.1.1 實驗動物
        4.1.2 腦機接口實驗平臺
        4.1.3 恒河猴運動皮層多通道微電極陣列植入手術(shù)
    4.2 結(jié)果
        4.2.1 恒河猴在腦機接口任務(wù)的行為學結(jié)果
        4.2.2 恒河猴初級運動皮層神經(jīng)元在腦機接口任務(wù)的調(diào)諧屬性
        4.2.3 恒河猴在腦機接口任務(wù)中EMGs的調(diào)諧屬性
    4.3 結(jié)論與討論
        4.3.1 腦機接口中恒河猴初級運動皮層的神經(jīng)元集群的頻率編碼
        4.3.2 線性模型的有效性
        4.3.3 至少需要多少個神經(jīng)元才能有效地實現(xiàn)BMI?
        4.3.4 EMGs的預(yù)測
第5章 總結(jié)
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
綜述
    綜述參考文獻
致謝



本文編號：3927713