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不同角度平面大壁虎前庭核神经元电信号记录及其特征分析

作　者: 刘斌
导　师: 戴振东; 王文波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 前庭核团 平衡系统 胞外记录 锋电位 放电模式 特征分析 大壁虎 生物机器人
分类号: Q42
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


大壁虎具有在三维空间无障碍运动能力，且生物机器人本身具有运动平稳性、灵活性、环境适应性及能源消耗等多方面的优势，使得以大壁虎成为生物机器人研究的理想模型。前庭平衡系统对于大壁虎维持三维无障碍能力有着至关重要的作用，因此研究大壁虎在不同倾角表面上前庭核神经元的电活动模式，对于揭示大壁虎运动姿势的前庭控制机理，研制壁虎动物机器人以及类壁虎仿生机器人有着极大的理论指导意义。本文利用不同倾斜角度和水平瞬时加速度刺激诱发对应前庭核神经元产生特异性电活动，进行同步胞外记录，并完成离线锋电位分析、特征提取，实现该区域的基础神经信息解码工作和响应模式分析。本论文研究内容属于交叉学科的基础研究，大壁虎的前庭核神经信号记录、神经响应模式研究都包含有原创性工作，具有挑战性。神经元胞外记录是研究神经元时空响应模式的重要方法。首次在大壁虎前庭核上开展神经信号胞外记录，解决了实验中的若干关键技术问题。主要包括：使用微细镍铬合金丝自制微电极以及电极参数的标定；通过大范围开颅手术完成目标组织的暴露，以保证电极的可靠植入；设计实验刺激方式，利用实验系统保证电信号和刺激信号的同步记录，通过注射滂胺天蓝标记和组织切片进行记录位点定位；其中在刺激下神经响应模式方面，通过记录大量神经元的电活动，初步研究了大壁虎前庭核对不同倾斜角度和加速度刺激的时空响应模式，实验记录到在刺激诱发下的神经元响应可以分为无反应、抑制性反应及两种具有不同时间模式的兴奋性反应，初步完成对不同电活动现象神经信息的时空解码工作，为研究大壁虎姿势控制机制，提供了神经电生理基础。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-21
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-20
    1.2.1 前庭电生理  11-13
    1.2.2 胞外记录实验  13-14
    1.2.3 微电极技术  14-17
    1.2.4 胞外记录数据处理  17-19
    1.2.5 胞外记录实验系统  19-20
  1.3 课题来源及主要研究内容  20-21
    1.3.1 课题来源及研究目的  20
    1.3.2 主要研究内容  20-21
第二章 大壁虎前庭核胞外信号记录  21-30
  2.1 前庭平衡系统介绍  21-25
    2.1.1 前庭平衡系统  21-22
    2.1.2 大壁虎前庭系统的相关研究  22-25
  2.2 微电极制作  25-26
  2.3 前庭核胞外记录实验手术  26-27
  2.4 前庭核胞外信号记录实验仪器  27-30
    2.4.1 前庭核胞外信号记录实验仪器  27-29
    2.4.2 大壁虎前庭核胞外记录原始信号  29-30
第三章 大壁虎前庭核神经元锋电位分析  30-40
  3.1 引言  30-34
    3.1.1 锋电位检测  30
    3.1.2 锋电位特征提取  30-32
    3.1.3 锋电位分类方法  32-34
  3.2 大壁虎前庭核神经元锋电位检测  34-35
  3.3 前庭核神经元锋电位特征提取  35-37
    3.3.1 计算结果与讨论  35-37
  3.4 前庭核神经元锋电位聚类分析  37-39
    3.4.1 寻谷聚类算法  37-39
    3.4.2 多种聚类法效果对比  39
  3.5 本章小结  39-40
第四章 大壁虎前庭核神经信息编码研究  40-62
  4.1 引言  40-44
    4.1.1 频率编码  40-41
    4.1.2 神经元集群时空编码  41-42
    4.1.3 锋电位序列的互相关分析  42-44
      4.1.3.1 互相关函数基本原理  43
      4.1.3.2 互相关直方图  43-44
  4.2 大壁虎前庭核神经信息编码研究  44-60
    4.2.1 大壁虎前庭核神经元电活动兴奋性现象  44-48
    4.2.2 组织学鉴定  48-50
      4.2.2.1 灌流  48-49
      4.2.2.2 切片  49
      4.2.2.3 染色  49
      4.2.2.4 脑组织切片图像采集  49-50
    4.2.3 大壁虎前庭核神经元电活动抑制性现象  50-56
    4.2.4 大壁虎前庭核水平瞬时加速度刺激实验  56-59
    4.2.5 前庭核神经元锋电位序列互相关分析  59-60
  4.3 本章小结  60-62
第五章 总结与展望  62-64
  5.1 本论文研究工作总结  62
  5.2 本论文创新点  62-63
  5.3 展望  63-64
参考文献  64-74
致谢  74-76
在学期间的研究成果及发表的学术论文  76

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中图分类: > 生物科学 > 生理学 > 神经生理学
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