浦肯野细胞结构简化模型研究

摘要

近年来，随着神经科学的迅速发展，浦肯野细胞以其在运动学习过程中的重要作用引起了研究者们的广泛关注。虽然现有的详细房室模型较好地模拟了浦肯野细胞活体电生理行为，但却以庞大的计算资源为代价。针对这一问题，如何在保持浦肯野细胞主要功能特性的基础上实现其形态结构的简化尤为重要。它不仅可以模拟浦肯野细胞详细房室模型的输出特性，而且有助于大大降低计算资源。因此，研究浦肯野细胞结构简化模型具有重要意义。
　　本文针对浦肯野细胞结构简化过程中面临的挑战性问题进行研究，主要内容包括：
　　（1）目前大多数浦肯野细胞结构简化模型难以在保持良好精度的基础上实现浦肯野细胞形态结构的有效化简，而且往往忽略了突触输入这一重要的刺激类型的影响。鉴于此，本文提出一种基于细胞电学特性编码的浦肯野细胞结构简化模型，通过利用输入电阻对浦肯野细胞树突结构进行编码的方式实现自动化分类聚簇及形态化简。实验结果表明所提模型在突触输入刺激条件下准确模拟浦肯野细胞的电生理行为，并在浦肯野细胞形态结构有效化简的基础上保持良好的精确度。
　　（2）由于上述提出的基于细胞电学特性编码的浦肯野细胞结构简化模型不能自适应地满足不同形态浦肯野细胞的简化需求。为此，本文进一步提出了基于自适应Shreve编码的简化模型。该模型首先通过浦肯野细胞树突的层次化编码实现不同形态浦肯野细胞分类阈值的统一；随后，根据细胞总体积不变的原则实现浦肯野细胞的几何特性优化，从而显著提升了简化模型的精确度，有效模拟了浦肯野细胞详细房室模型输出特性。
　　综上，本文在研究浦肯野细胞生理特性的基础上，提出了两种浦肯野细胞结构简化模型。通过浦肯野细胞树突结构的编码分类，所提出的模型在保持浦肯野细胞主要功能特性的基础上成功实现了其形态结构的有效简化。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2浦肯野细胞及电生理特性简介

1.3国内外研究现状

1.4论文研究内容及章节安排

第二章 神经元结构简化模型基础理论

2.1引言

2.2神经元模型简介

2.3简化模型评价指标

2.4 NEURON软件简介

2.5本章小结

第三章 基于细胞电学特性编码的浦肯野细胞结构简化模型

3.1引言

3.2细胞电学特性简介

3.3浦肯野细胞结构简化模型研究

3.4实验结果与分析

3.5本章小结

第四章 基于Shreve编码的浦肯野细胞结构简化模型

4.1引言

4.2 Shreve编码规则简介

4.3基于Shreve编码的模型优化

4.4实验结果与分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

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