大鼠初级视皮层局部场电位相位同步信息编码研究

摘要

视觉系统作为生物感知外界信息的重要系统，几乎所有的信息都需要经过初级视皮层的处理。局部场电位是神经元传递外界刺激信息的重要载体，它突出了网络中各神经元的协同作用，表现为慢电位变化的特征。初级视觉皮层神经元网络的协同作用是视觉信息处理过程的基本功能。局部场电位的相位特征是表达外界刺激信息的重要度量，局部场电位相位同步的研究对解析神经信息在脑皮层的传递规律与整合机制具有重要意义。
　　 本文以LongEvans(LE)大鼠为实验对象，以12个朝向的全屏光栅作为刺激图像，用多通道微电极阵列信号采集系统获取局部场电位信号。通过对实验中采集到的原始局部场电位信号进行有效提取，从单通道和多通道两个角度分析了局部场电位相位同步对刺激的编码特性。主要内容如下:
　　 (1)局部场电位提取。通过对LFP信号中所含噪声信号特性分析，对采集到的原始LFP信号进行独立分量分析方法处理，为后续的研究提供纯净的局部场电位信号。
　　 (2)单通道局部场电位相位同步编码研究。首先，用Hilbert变换提取单个通道不同刺激时刻同一刺激前后LFP的瞬时相位，分别计算刺激前后的相位锁定值并作差值计算，确定LFP响应的最佳朝向;然后，对最佳朝向下的LFP进行EEMD多模态分解，在对模态混叠问题分析并确定EEMD有效模态的基础上分析各模态分量对刺激的选择性，对多个通道数据分析进而确定最佳响应频带范围;最后，将LFP相位同步信息编码与spike发放率编码进行了比较。
　　 (3)多通道局部场电位相位同步编码研究。首先，选择参考通道，计算其余各通道与参考通道的刺激相同刺激时刻同一刺激前后相位锁定值，确定最佳朝向;然后，通过对最佳朝向的LFP进行EEMD多模态分解，分析各模态分量对刺激的选择性，统计分析多只大鼠数据确定最佳响应频带范围;最后，通过各朝向下的朝向调谐曲线，对EEMD相位同步信息编码特性进行了分析，比较了最佳响应频带用EEMD、EMD和带通滤波提取方法的相位同步信息编码结果。

目录

声明

摘要

图和附表清单

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要研究工作

2 实验设计与信号采集

2．1 实验平台

2．2 手术及实验准备

2．2．1 大鼠手术

2．2．2 视觉刺激

2．3 脑电信号采集

2．4 锋电位与局部场电位

2．4．1 spike信号特性及分析方法

2．4．2 LFP信号特性和相位同步分析方法

2．4 小结

3 局部场电位提取

3．1 LFP噪声特性分析

3．2 局部场电位提取方法

3．2．1 独立分量分析

3．2．2 LFP提取结果

3．3 小结

4 单通道局部场电位相位同步信息编码研究

4．1 LFP响应最佳朝向的确定

4．2 LFP的EEMD分解

4．2．1 模态混叠问题

4．2．2 IMF伪分量去除

4．3 不同固有模态分量对刺激的编码特性分析

4．4 LFP最佳响应频带的确定

4．5 LFP相位结合spike发放反应视觉刺激信息

4．5．1 spike发放率计算

4．5．2 spike朝向选择性分析

4．5．3 spike发放下的LFP相位特性

4．6 小结

5 多通道局部场电位相位同步的编码研究

5．1 LFP响应最佳朝向的确定

5．1．1 参考通道的选择

5．1．2 最佳朝向的确定

5．2 不同固有模态分量对刺激的编码特性分析

5．3 LFP最佳响应频带的确定

5．4 EEMD相位同步编码特性分析

5．5 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

个人简历，在校期间发表的学术论文与研究成果