用人工神经网络研究情志活动异常时下丘脑垂体卵巢轴紊乱机理论文

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1、用人工神经网络研究情志活动异常时下丘脑垂体卵巢轴紊乱机理论文罗来成,黄榕波,王建红【摘要】下丘脑是情志活动重要的调控脑区。情志活动异常时下丘脑神经内分泌免疫物质发生变化，它们参与HPO轴功能的复杂调控。文章提出用人工神经网络分析下丘脑对HPO轴的调控，以探讨情志异常时HPO轴紊乱机理。【关键词】人工神经网络情志异常HPO轴Abstract:Thehypothalamusisanimportantbrainalregionofsentiment-control．Theneuroendocrineimmunesubstan

2、ceschangedentabnormality．Thesubstancesethodofartificialneuraluscontroltohypothalamic-pituitary-ovarianaxis，forseekingthemechanismofhypothalamic-pituitary-ovarianaxisdisorderentabnormality．Keyentabnormality;Hypothalamic-pituitary-ovarianaxis中医情志致病机理的研究一直是中医现代化研究的热点

3、，但由于研究思路或分析方法的局限，似乎还没有取得突破。本文以情志活动异常时下丘脑-垂体-卵巢（hypothalamic-pituitary-ovarian，HPO）轴功能改变为切入点，认为下丘脑是情志活动重要的调控脑区.freelone,GnRH)是调节HPO轴、调节生殖内分泌活动的关键因子，下丘脑促肾上腺皮质激素释放因子(corticotropinreleasingfactor,CRF)、β-内啡肽(β-Endorphin,β-End)、白介素-1(interleukin-1,IL-1)参与调节GnRH的分泌。情志活动异

4、常（慢性心理应激损伤）情况下，可引起下丘脑-垂体-肾上腺（hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA）轴激活［8］，通过CRF的作用或经β-End［9,10］或经IL-1抑制［11］GnRH的分泌，使HPO轴紊乱，导致卵巢功能降低。而且在下丘脑β-End神经元上存在雌激素受体(estrogenreceptor,.freelonemessengerribonucleicacid,GnRHmRNA)的表达［23～25］，从而影响到HPO轴，造成卵巢功能降低。目前，有关下丘脑的重要物质CRF、IL-1、

5、β-EP中单独某一因素与GnRHmRNA关系的研究，已有不少资料［9～11,20,23,24］，但是多个因素共同与GnRHmRNA和HPO轴功能关系的研究未见任何报道，可能是生物体内多因素相关分析的难度所致。而实际上，大量的生物学实验证实,生物因子很少单独起作用,它们倾向于成组的通过网络交互作用而影响生物系统的功能。因此，有必要积极寻找先进的分析方法或数学模型来揭示这种生物体内的多元非线性相关问题，以进一步阐明情志致病的复杂生物学机制。3人工神经网络适于分析下丘脑的多元非线性相关下丘脑是情志活动重要的调控脑区。情志活动异常

6、可通过HPA轴使下丘脑生殖神经内分泌免疫网络平衡破坏，尤其是在下丘脑介导这一网络平衡的重要神经内分泌免疫物质如IL-1，β-End，CRF，ER，PR，NOS与GnRHmRNA表达和HPO轴相互关系失衡，造成紊乱。人工神经网络是近年来非常流行的一种系统建模方法，特别是其对非线性系统具有良好的逼进能力，以及并行性、容错性、自学习和自适应等性质，使其在系统建模、控制、信号处理、模式识别中得到广泛应用［26～28］,尤其在模拟复杂系统方面人工神经网络具有独到之处，因此把人工神经网络应用生物系统将具有其它方法无法比拟的优点。3.1

7、建立RBF模型本例中采用目前最流行的一种神经网络—径向基函数网络(RadialBasisFunctionNetRNA表达与HPO轴调控关系模型。以CRF，IL-1，β-End，E2R，PR和NOS等下丘脑神经内分泌免疫物质，以及HPA轴功能指标作为RBF的输入向量，GnRHmRNA、HPO轴功能指标作为RBF的输出，按照学习算法将训练集输入到网络中对网络进行训练。再分别采用梯度下降学习算法、竞争学习算法和概率学习算法对RBF进行训练，对RBF的算法进行优化。建立的RBF模型如图1。图1RBF模型（略）3.2建立带反馈的RB

8、F模型进一步研究GnRHmRNA表达和HPO轴功能对模型的反馈影响，建立下丘脑重要神经内分泌免疫物质与GnRHmRNA表达和HPO轴功能关系的带反馈人工神经网络模型。把RBF网络输出GnRHmRNA表达和HPO轴功能也作为网络输入加入到RBF的输入向量中，建立如图2的带反馈的RBF模型。图2带反馈的RB