不同倾角条件下大壁虎前庭腹外侧核神经元的响应特性研究

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1、中图分类号：Q811.1论文编号：102870516-S174学科分类号：080203硕士学位论文不同倾角条件下大壁虎前庭腹外侧核神经元的响应特性研究研究生姓名崔冠奇学科专业机械设计及理论研究方向生物机器人指导教师王文波副研究员南京航空航天大学研究生院机电学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringCharacteristi

2、cResearchofVevlNeuronDischargingondifferentdirectionofthespaceinGekkogeckoAThesisinMechanicalDesignAndtheorybyCuiGuanQiAdvisedbyA.P.WangWenBoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导

3、下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要大壁虎运动灵活，环境适应性强，具有卓越的三维空间的无障碍运动能力，成为理想的生物机器人和仿壁虎器人研究模

4、型。探索不同倾角位置下大壁虎前庭核团的空间响应规律，将推进对大壁虎运动姿态神经调控机理的认识，为仿壁虎机器人姿态控制策略提供仿生启示。为定量分析大壁虎在不同空间下的前庭核区域神经元的放电响应特征，本文首先对大壁虎平衡感知实验平台进行了改进：增加转角同步测量系统，设计了角度传感器支架和联轴器；通过Matlab和Plexon集成程序设计，实现了转角信号与神经元信号的同步记录与显示。其次，本文利用四通道微丝阵列电极对大壁虎在不同倾角条件下前庭腹外侧核（NucleusVestibularisVentrolater

5、alis,Vevl）区域的神经元放电响应信号进行了在体记录。利用聚类分析和特征分析对所采集神经元放电响应信号进行详细分析，结果发现四类方向敏感性神经元：Roll同侧兴奋，Roll对侧兴奋，Pitchnose-up兴奋以及Pitchnose-down兴奋。Roll同侧旋转兴奋神经元剧烈放电响应的区域集中在同侧0°-120°，Roll对侧旋转兴奋神经元剧烈放电响应区域集中在0°-210°。Nose-up旋转兴奋神经元剧烈放电响应区域集中在nose-up120°-180°、210°、240°。Nose-down

6、旋转兴奋神经元，除nose-down240°外，其余nose-down角度神经元放电响应均较为剧烈。大壁虎前庭神经元复杂的响应模式可能源于不同前庭输入神经元的共同作用。不同的Roll、Pitch倾斜角度下，大壁虎Vevl神经元很可能通过短暂的相关性活动与其他神经元进行相互协调或者相互之间的兴奋性和抑制性输入达到动态平衡来实现姿态的平衡控制。此外，本文还探索了平衡感知实验平台转动的电动控制。采用伺服电机和同步齿形带系统驱动转台旋转，运用Arduinomega2560编写了驱动转台旋转的程序，初步实现了转台旋

7、转的自动控制。关键词：大壁虎，前庭，前庭腹外侧核，多通道同步记录，转角同步测量系统，神经元，聚类分析，特征分析I不同倾角条件下大壁虎前庭腹外侧核神经元的响应特性研究ABSTRACTGekkogeckohasbeentheidealmodelfortheresearchofthebio-robotandbionicrobotbecauseoftheirflexibleandexcellentobstaclefreemovementabilityinthree-dimensionalspaceandadapt

8、abilitytotheenvironment.WeexploredtheresponseregulationofvestibularnucleiofGekkogeckounderdifferentinclination,whichpushestheunderstandingofneuralregulationofmotionandpostureofGekkogeckoandprovidesagoodenlightenment