可興奮性生物細胞的若干非線性動力學(xué)問題的研究.pdf

1、可興奮細胞是指能夠響應(yīng)外界刺激，并產(chǎn)生和向周圍細胞傳遞動作電勢的細胞。可興奮細胞包括神經(jīng)元細胞，心肌細胞等。這類細胞擔(dān)當(dāng)著生物電信號產(chǎn)生，傳遞和加工的功能。盡管不同的可興奮細胞在功能和形態(tài)上差異很大，但在動力學(xué)行為上屬于同一類。本文通過計算機模擬方法，研究了目前可興奮性細胞動力學(xué)研究中的幾個熱點問題。主要分為兩個方面。一方面是神經(jīng)系統(tǒng)離子通道噪聲對神經(jīng)系統(tǒng)動力學(xué)行為的影響。另一方面是心臟中螺旋波的控制。 首先介紹了可興奮性細胞的

2、基本生理學(xué)性質(zhì)(第一章)。緊接著介紹了可興奮性細胞數(shù)值模擬所用的常用模型(第二章)，這里根據(jù)我們所研究內(nèi)容，著重介紹了隨機HH神經(jīng)元的兩種常用模擬方法，并介紹了我們基于Morris-Lecar模型提出的心肌細胞的模擬方法。 在第三章中，討論了離子通道噪聲對神經(jīng)元同步行為的影響。我們發(fā)現(xiàn)，離子通道噪聲會以不同的方式來影響耦合神經(jīng)元的同步。在耦合強度較大時，離子通道噪聲傾向于破壞其同步行為。而在耦合強度較小時，離子通道噪聲卻可以誘導(dǎo)

3、并增強神經(jīng)元間的同步。 第四章討論了利用離子通道噪聲檢測閾下信號的可行性。首先分析了隨機HH神經(jīng)元對閾下脈沖信號的響應(yīng)。然后用一個簡單的信號檢測圖景衡量了單個隨機神經(jīng)元檢測閾下信號的能力，發(fā)現(xiàn)單個隨機神經(jīng)元檢測閾下信號的能力有限。進而提出了一個隨機神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用此網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)閾下信號的可靠檢測。從概率論出發(fā)給出了其基本原理，并討論了這一檢測方案的實際應(yīng)用價值。 在第五章中，在基于Morris-Lecar模型的心肌細胞組