神经元系统中反随机共振现象的研究

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1、分类号密级太原理工大学硕士学位论文题目神经元系统中反随机共振现象的研究英文并列题TheResearchofInverseStochasticResonanceInNeuralSystem研究生姓名：王甲学号：2013510672专业：统计学研究方向：随机动力学导师姓名：李东喜职称：讲师学位授予单位：太原理工大学论文提交日期2016/05地址：山西·太原太原理工大学ｒ声明，，是本人在指导教师的指导下本人郑重声明：所呈交的学位论文曰经注明引巧的内容外，本论文独立进行硏究所取得的成果。隙文中果。对本文的硏究不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的

2、研究成。本声明的做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明法律责任由本人承担。；ｚ日期．Ｌｍ论文作者签名：王甲＿关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其、中包括：①学校有权保管并向有关部口送交学位论文的原件与复印＾心采用影印或其Ｅ复制手段复制并保存学位论文；件；感学校可、缩印学术交流为目的，感学校可允许学位论文被查阅或借阅；＠学校可复制赠送和交换学位论文；風学校可＾＾公布学位论文的全部或部分内容）。（保密学位论文在解密后遵守此规定签名：王甲日期：：Ｗ：本东

3、達日期导师違名Ｉ太原理工大学硕士研究生学位论文摘要神经系统内信息的处理和传递都是通过神经元来实现的，这使得神经元呈现出或放电或静息的状态，当遭到神经元四周环境尤其是不同噪声源的影响时，神经元表现出不同形式的放电行为确保以最高效率传递生物体内的信息。与以往研讨发现的随机共振，相干共振等现象比较，本文研究的是神经元放电过程中的抑制效果。在本文中我们基于经典Hodgkin-Huxley神经元模型，系统研究了多种噪声源对神经元系统放电行为的影响，主要内容和结论如下：1.研究了非高斯色噪声对神经元放电的抑制效应。与高斯白噪声和高斯色噪声的探讨结果比较，研究表

4、明非高斯色噪声中相关时间和偏高斯系数等随机因素对系统内神经元放电都起到了抑制作用。达到神经元放电的电流强度阈值后，需要达到一定的噪声强度值才会发生反随机共振现象，并且噪声强度和相关时间越大，神经元平均放电率越大；相关时间达到一定数值时，偏高斯系数和噪声强度的改变不再能够影响神经元放电；在此基础上，显著存在一个电流强度值使得神经元放电抑制效果达到最佳.2.研究了有界噪声对系统内神经元放电的抑制效果。结果显示不仅仅在噪声路径无界的情况下能够发生反随机共振现象，有界噪声中的振幅和频率等对神经元放电也能起到抑制作用。在合理的电流强度范围内，振幅越大，频率越小，神经元放

5、电抑制效果越佳；然而，达不到噪声强度数量级时反随机共振现象基本不会出现；振幅和频率一定的条件下，电流强度的微小变化就会对神经元放电抑制效果产生很大的影响，即神经元放电的抑制效果对电流强度的敏感度很高。3.研究了两个神经元耦合之后在高斯白噪声和高斯色噪声的激励下放电的同步性和抑制性效果。通过比较神经元在二者不同激励下的时间历程图和相图，我们发现相关时间这一随机因素的存在使得神经元放电同步状态的实现变得更加容易，并且随着相关时间的增大神经元放电出现了明显的抑制效果，即发生了反随机共振现象；同时，我们还发现在高斯白噪声激励下耦合系数的增大对神经元放电同步起到明显的促

6、进作用。关键词：反随机共振，Hodgkin-Huxley神经元模型，非高斯噪声，有界噪声，耦合神经元I太原理工大学硕士研究生学位论文ABSTRACTInformationprocessingandtransmissioninneuralsystemisrealizedbytheneurons,leadingtotheneuronsusuallyinfiringstateorrestingstate.Influencedbysurroundcircumstance,especiallythenoise,neuronswilltransmittheinformat

7、ioninthehighestefficiencythroughvariousoffiringmodes,promotedorinhibited.Comparedtothephenomenonofstochasticresonanceandcoherenceresonance,thispapermeanlystudiestheinhibitioneffectintheprocessoffiringofneurons.BasedonHodgkin-Huxleyneuronmodel,thepapermainlyinvestigatedneuronsspiking

8、underthenoiseandcou