论文摘要：损伤神经放电中新型混沌的研究

摘 要
神经元放电的信息蕴含在动作电位产生的频率和延迟时间中，相关的频率编码和时间编码理论也在不断发展。早期神经编码理论认为：动作电位的发放频率和生理信号刺激的强度有正比关系，但是，之后通过鲨鱼温度感受器的研究，揭示了神经放电的频率和节律对温度调节都有关系。最近在神经编码的研究中，通过研究对家兔减压神经放电时间序列编码信息和血压变化关系，发现了动作电位的节律和血压的变化之间有较好的对应关系，血压信号通过调节去极化电流来改变神经放电的节律。这些结果都说明了研究神经放电的模式对于神经调节生命活动的认识是重要的问题，科研人员试图将神经编码的中信息和其生理学意义相结合起来以求寻找最直接的实验证据，并在生理实验结果和数学模型结果上相互指导，共同发现神经放电的规律。兴奋的生物物理学研究方向不仅仅是一种简单的学术上的交叉产物和研究手段，致力于认识神经元活动从而揭示自然界中更为普遍的规律做出更大的贡献。单一神经元放电模式可以在慢性痛神经起步点模型中被观察到，解决神经元群体放电和编码信息的过程可以将单个神经元放电作为参考和研究依据。目前相关的研究不断地丰富着神经元放电模式的认识，特别是混沌概念和分析方法应用到研究神经放电中，有利于深层次的认识非周期节律和不规则振荡等现象，而且混沌还能够揭示多维时间关系中确定性规律，这样就更加深化了对放电节律的认识层面。对神经放电过程中的混沌节律的认识在将来会是神经放电节律的主要内容。
混沌是常见的分岔方式，只是它的形式更为复杂，在同一神经元上细微的变化就会引起放电模式转迁的不同，不同的激励条件会使神经元产生完全不同的放电序列，其中包含了不同的混沌节律。在生理实验中，对同一神经元通过神经元特异性药物调节来证明了：不同的药物使得同一神经元在其他生理条件相同的状态下经历了截然不同的分岔过程，在数学模型仿真结果中也通过改变相应的参数证明了不同环境下同一神经元经历的分岔历程不同。此外在损伤神经元混沌节律研究中发现，周期1和周期2之间的转迁过程中还存在着不同的混沌亚型，这样的现象是出现在加周期分岔序列中，未发现在倍周期分岔中，说明不同分岔序列中是和混沌的种类相关的。目前还未发现倍周期过程中的周期1和周期2之间的混沌，而且发现了不带混沌的加周期分岔，说明混沌并非是加周期转迁之间的必经之路，并且可以肯定的是不同类型的加周期分岔是因不同的环境参数引起的。双参数研究结果显示，同一神经元上能够产生带混沌节律和非混沌节律的转迁，混沌节律使得神经放电序列更加复杂，几乎所有的复杂序列都有混沌节律出现，所以混沌虽然不是转迁必经之路但是十分普遍的现象，研究混沌节律是未来认识神经放电的主要内容之一。
本文还将实验性神经起步点中出现的混沌节律进行分析和比较，发现了周期1和周期2之间一类新型混沌和不同的亚型，运用非线性方法分析了混沌节律的动力学特征，区分不同分岔序列中的混沌节律，在分岔序列背景下比较了几种混沌和周期节律，混沌和随机节律的异同，对研究混沌节律在分岔序列中的作用提供了证据和参考。
主要结果有：
1.?????? 在实验性神经起步点神经元基础上展开实验，记录到89例神经放电，其中有周期节律，随机节律和混沌节律。
2.?????? 在记录到的神经元放电结果中，发现四类从静息到放电，再经历一系列分岔到高端静息的完整分差序列。
3.?????? 在分岔序列的背景下分析了几类周期之间的混沌节律，采用的混沌分析方法有替代数据法，非线性预报和非稳定周期轨检测。
在混沌节律的研究中，发现在周期1簇放电和周期2簇放电分岔过程中存在着新型混沌，对几种不同的亚型进行比较。

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