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经颅霍尔效应刺激作用下神经元系统放电节律的理论研究
基于霍尔效应原理和Hodgkin-Huxley模型,研究经颅霍尔效应刺激对神经元系统放电节律的影响作用.研究表明,当超声和静磁场在神经元中产生的电流强度从10 μA/cm2到55 μA/cm2逐渐增大时,神经元动作电位的峰值从96 mV减小到71 mV,峰峰间期从15 ms减小到8.5 ms,发放率从4～6呈多级阶梯状逐渐增大.研究还发现,当超声的发射周期从6 ～ 100 ms逐渐增大时,神经元动作电位的发放率从1～5呈多级阶梯状逐渐增大.研究结果揭示经颅霍尔效应刺激对神经元放电节律的作用规律,有助于探索经颅霍尔效应刺激对神经精神类疾病治疗和康复的机理.
关键词： 经颅霍尔效应刺激 Hodgkin-Huxley模型 神经元 节律 -
基于HH模型的神经元网络的数值模拟与FPGA实现
目的 提出了一种数值模拟结合硬件实现生物神经元网络的方法.方法 运用Simulink与Dspbuilder软件分别对HH模型神经元组成的神经元链网络、神经元环网络进行建模仿真,进而运用FPGA硬件实现生物神经元网络.结果 通过对比,两种软件的仿真结果相同,验证了建模的一致性;再现了神经元链网络的神经元动作电位传导特性,神经元环网络的同步放电特性.FPGA硬件结果与对应的软件仿真结果相同,验证了硬件结果的正确性.结论 运用FPGA实现具有生物特性的神经元网络是可行的.
关键词： 生物神经元网络 Hodgkin-Huxley模型 数值模拟 FPGA -
野木瓜调制背根神经节细胞钠离子通道的实验与计算机模拟
采用计算机模拟的方法, 排除膜片钳实验观察中除钠通道以外的其它离子通道对实验结果的干扰,从野木瓜注射液对背根神经节细胞钠离子通道电流和动作电位影响的角度,研究野木瓜注射液的镇痛机制.用Hodgkin Huxley模型拟合全细胞膜片钳实验所得的10%,25%和50%野木瓜注射液作用前后的膜片钳钠离子通道电流数据,进行参数估计,评价拟合优度,并将所获参数用于建立模拟神经元,在只改变模型钠离子通道参数的情况下,计算机仿真野木瓜注射液作用前后的背根神经节细胞动作电位.膜片钳实验结果表明,野木瓜注射液浓度依赖地抑制背根神经节细胞钠通道电流峰值,并影响通道的激活失活过程.计算机模拟结果表明,野木瓜注射液作用后,钠通道半激活电压向去极化方向偏移,神经元产生动作电位的刺激电流阈值提高.说明野木瓜注射液可能通过影响钠离子通道激活过程从而阻滞初级感觉神经元动作电位,干预痛觉信息的传导,从而产生镇痛效果.
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血竭及其成分龙血素B影响背根神经节细胞钠离子通道的计算机模拟研究
应用膜片钳技术,观察中药血竭及其成分龙血素B对背根神经节细胞河豚毒素敏感型钠通道电流的影响.以Hodgkin-Huxley模型拟合实验资料,进行参数估计,并对药物作用前后的细胞膜动作电位进行计算机模拟.结果表明,m3h模型能较好地拟合河豚毒素敏感型钠通道电导;药物作用于钠通道后,半激活电压均向去极化方向偏移;药物作用后的细胞产生动作电位的阈强度提高.说明血竭及其成分龙血素B并非类似河豚毒素完全抑制河豚毒素敏感型钠通道电流.血竭可能通过其成分龙血素B影响通道的激活过程阻滞动作电位的产生,干预痛觉信息的中枢传入而产生镇痛效应.
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基于现场可编程门阵列的Hodgkin-Huxley模型神经元动作电位的数值模拟功能实现
神经元是构成生物体神经系统的基本单位.在神经元的电生理特性描述上,Hodgkin-Huxley(H H)模型接近于生物学实际.硬件实现神经元可为临床脊髓损伤治疗、仿生学、人工智能等方面提供新的研究思路.本文以HH模型神经元为研究对象,采用DSP Builder技术,在现场可编程门阵列(FPGA)上完成了单个HH模型神经元的硬件实现.对FPGA实现的神经元施加了不同类型的电流刺激,分析研究其动作电位响应特性,并与相同参数刺激下的数值模拟结果进行了相关系数的计算分析.结果表明,FPGA实现的神经元动作电位响应与数值模拟结果高度一致,为后续通过硬件构建神经元网络奠定了基础.
关键词： Hodgkin-Huxley模型 神经元 现场可编程门阵列 动作电位
