学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
通道噪声对神经元新陈代谢能量的影响
作 者: 王慧巧
导 师: 陈勇
学 校: 兰州大学
专 业: 理论物理
关键词: 神经元胞体 通道噪声 动作电位 离子通道 能量 信号刺激 神经系统 膜面积 SHH 离子对 模型基 通道状态 细胞膜 占有数 神经元系统 膜电压 膜电位 外界刺激 最优的 时程
分类号: O422.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 16次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
本文分别研究了在阈下信号和阈上信号刺激下,离子通道噪声对神经元新陈代谢能量损耗的影响,同时研究了神经元对温度的适应性。首先简单介绍了神经元基本的动力学性质和神经元内的噪声。神经元是神经系统的基本单元,动作电位是神经系统传递外界刺激并传达中枢神经系统所做出的反应的电信号。动作电位是一种定型的单元,它们在所有已研究过的神经系统中是信息交换的通用钱币。动作电位一旦发生,其幅度和时程将不由刺激的幅度和时程所决定。德国物理学家、生物学家Helmholtz认为不同神经兴奋的所有差异,仅取决于该神经相连接的器官,以及它所传递的兴奋状态。神经元内有三种噪声:热噪声、通道噪声和突触噪声。本文重点研究了通道噪声的影响。物理研究的一个常用方法就是利用一些简单的模型来探索各种现象背后的自然规律,第二章着重介绍了近年来最成功的几种模型。确定性的HH模型是由大量通道的平均效应得来的,是在膜面积较大的情况下的一种近似。当膜面积较小,膜上的通道数量有限时,必须考虑因通道状态的自发的转换而引起的膜电压的涨落,这时必须用随机的SHH模型来描述神经元的电特性。同时给出了描述SHH神经元系统的方法:Markov过程的占有数方法。而FHN和RH模型也是近年来人们常采用的模型。采用哪种模型应根据模型的特性和所要研究的侧重点来决定。HH模型和SHH模型基于离子通道理论,所以我们采用这两种模型研究离子通道噪声对神经元新陈代谢能量损耗的影响是合适的。第三章利用Markov过程的占有数方法模拟离子通道,并采用SHH模型研究阈下信号刺激时离子通道噪声的影响。首先分析了动作电位发放率随膜面积的变化,进而得出神经元动作电位发放过程中新陈代谢的能量损耗与膜面积的关系。模拟结果显示,存在一个最优的膜面积,使得神经元以最小的能量代价来进行工作,这个最优的膜面积与实际神经元的膜面积基本一致。我们同时研究了神经元对温度的适应性,发现神经元在室温(20℃)下能够以较小的能量消耗来工作,即室温为神经元工作的最适温度。第四章研究了阈上信号刺激下通道噪声对神经元新陈代谢能量的影响,并与第三章的模拟结果做了对比。研究表明,阈上信号刺激时,神经元的代谢能量损耗与膜面积近似呈线性的关系;而神经元的最适温度上升为29℃。最后一章对我们的工作作了总结,并对将来的研究工作作了展望。
|
全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-10 第一章 神经元及通道噪声的简介 10-18 1.1 神经元简介 10-11 1.2 动作电位 11-16 1.2.1 静息膜电位 11-13 1.2.2 动作电位 13-16 1.3 噪声 16-18 第二章 神经元活动的数学模型 18-26 2.1 确定的HH模型 18-20 2.2 随机的HH模型 20-24 2.3 其它的数学模型 24-26 2.3.1 FHN模型 24 2.3.2 RH模型 24-26 第三章 阈下信号刺激下通道噪声对神经元新陈代谢能量的影响 26-33 3.1 新陈代谢的能量 27-28 3.2 确定的HH模型的新陈代谢能量 28 3.3 随机的HH模型的新陈代谢能量 28-33 3.3.1 阈下信号刺激下单位时间单位膜面积的神经发放率 28-29 3.3.2 阈下信号刺激下单位时间单位膜面积的新陈代谢能量 29-30 3.3.3 阈下信号刺激下单位时间的新陈代谢能量随膜面积的变化 30-31 3.3.4 温度对单位时间单位膜面积的新陈代谢能量的影响 31-33 第四章 阈上信号对新陈代谢的影响 33-38 4.1 阈上信号刺激下单位时间单位膜面积的神经发放率 33-34 4.2 阈上信号刺激下单位时间单位膜面积的新陈代谢能量 34-35 4.3 阈上信号刺激下单位时间的新陈代谢能量随膜面积的变化 35-36 4.4 阈上信号刺激下温度对单位时间单位膜面积的新陈代谢能量的影响 36-38 第五章 结论和展望 38-40 参考文献 40-43 附录 在读期间发表的论文 43-44 致谢 44
|
相似论文
- 带填充墙框架结构非线性有限元分析,TU323.5
- 基于最佳侧移刚度分布的多高层钢框架结构抗震设计方法,TU973.13
- 富勒醇对海马突触可塑性影响的离体研究,R741
- 罕遇地震下框架结构强柱弱梁屈服机制研究,TU275
- 填充墙影响下底层薄弱框架结构抗震性能研究,TU352.11
- 大跨度钢拱结构抗震性能研究,TU352.11
- 矮塔斜拉桥地震响应分析及减隔震研究,U442.55
- 高速铁路大跨度钢箱提篮拱桥动力特性及地震响应分析,U442.55
- 高墩大跨弯连续刚构设计参数对自振及地震响应的影响分析,U441.3
- V墩连续刚构桥地震响应分析,U441.3
- 简支梁桥在地震作用下碰撞效应研究,U441.3
- 连续刚构桥抗风分析与研究,U441.3
- 大跨度输煤栈桥结构抗震性能分析,U442.55
- 大鼠内侧隔核注射淀粉样β蛋白影响海马theta节律和长时程增强的在体电生理研究,R749.16
- 淀粉样β蛋白神经毒作用的α7烟碱型胆碱能受体机制:在体动物电生理和行为学研究,R749.16
- 剪力墙结构超限高层地震反应的弹塑性分析,TU973.2
- 中汇广场大厦结构稳定性分析,TU311.2
- 大跨度张弦梁结构抗风性能的研究,TU399
- 外墙外保温系统的地震作用分析,TU761.12
- 抗震结构设计地震反应输入波的选取与虚拟场地实现,TU352.11
- 钢筋混凝土框架结构“强柱弱梁”屈服机制影响因素的研究,TU375.4
中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 声学 > 声的传播 > 噪音
© 2012 www.xueweilunwen.com
|