混合尖峰发放模型-神经科学课件_第1页
混合尖峰发放模型-神经科学课件_第2页
混合尖峰发放模型-神经科学课件_第3页
混合尖峰发放模型-神经科学课件_第4页
混合尖峰发放模型-神经科学课件_第5页
已阅读5页,还剩25页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

混合尖峰发放模型

混合尖峰发放模型

1Tounderstandhowthebrainworks,weneedtocombineexperimentalstudiesofanimalandhumannervoussystemswithnumericalsimulationoflarge-scalebrainmodels.

——E.M.IzhikevichTounderstandhowthebra2神经元是生物体中信息传递的基本单元。神经元是生物体中信息传递的基本单元。3文章解读(Hybridspikingmodels)——severalkindsofmodelssimulationmethodsofsimplemodelofspiking neurons问题探究——重现图2中不同神经元的活动模式,并指出 相应活动模式的参数统计各种模式下发放率与输入刺激的强度之 间的关系输入均值为符合泊松分布的随机电脉冲, 考察均值与发放率之间关系文章解读(Hybridspikingmodels)4Theleakyintegrate-and-firemodelv:membranepotentialC:memberanecapacitancegleak:leakyohmicconductanceEleak:leakyreversepotentialI:inputcurrentItlacksanintrinsicspike-generationmechanism,andhenceisjusta‘threshold’model.Theleakyintegrate-and-firem5Thequadraticintegrate-and-firemodelv:membranepotentialC:memberanecapacitanceI:inputcurrentK:apositiveparameterVrest:restingpotentialsVthresh:instantaneous thresholdpotentialsAhybridspikingmodel—asitcombinesasmoothspike-generationmechanismwithautocatalyticupstrokeofthespikeandahard‘after-spike’reset.Thequadraticintegrate-and-fi6SimplemodelofspikingneuronsU:arecoveryvariablea:thetimescaleofub:thesensitivityofuc:theafter-spikeresetvalueofvd:theafter-spikeresetofuSimplemodelofspikingneuron7SimplemodelofspikingneuronsU:arecoveryvariablea:thetimescaleofub:thesensitivityofuc:theafter-spikeresetvalueofvd:theafter-spikeresetofuSimplemodelofspikingneuron8OtherhybridspikingmodelsAllafter-spikingresettingarethesame.U:aconductanceE:thereversepotentialofuOtherhybridspikingmodelsAl9SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethods1)HowtodetectVpeakcrossing?2)Strongsynapticconductancescausenumericalinstability.Howtoavoidnumericalinstability?Simplemodelofspikingneuron10SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethodsDetectingVpeakcrossing:linearinterpolationSimplemodelofspikingneuron11Avoidingnumericalinstability:SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethodstime-varyingconductancethereversepotentialforaparticularsynapticcurrentie.g.i=NMDA,AMPA,GABAAandGABABAvoidingnumericalinstability12Avoidingnumericalinstability:SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethodsThetotalconductanceThetotalreversepotentialAvoidingnumericalinstability13Avoidingnumericalinstability:SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethodsIndeed,positivevaluesofg(t)pushthemembranevoltagetowardsthereversepotentialE(t).However,wheng(t)islarge,thetermtg(t)[E(t)−v(t)]becomeslarge,resultinginovershootanddivergencefromE(t).Noticethat,nomatterhowsmallthesimulationsteptis,theconductancevariablecouldalwaysbecomesolargeastocreatetheinstability.Avoidingnumericalinstability14Avoidingnumericalinstability:SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethodsFinally,Sincethenumericalinstabilityiscausedbythelinearterm,onecanusethehybridnumericalmethodthatcombinesthesimplicityandefficiencyofexplicitmethodsandthenumericalstabilityofimplicitmethods.Avoidingnumericalinstability15Avoidingnumericalinstability:SimplemodelofspikingneuronsSimulationmethodsLeft:Right:Avoidingnumericalinstability16问题探究一

重现图2中不同神经元的活动模式,并指出相应活动模式的参数——form“Simplemodelofspikingneurons”

问题探究一重现图2中不同神经元的活动模式,并指出相应17问题探究一:程序示例subplot(5,4,1)a=0.02;b=0.2;c=-65;d=6;V=-70;u=b*V;VV=[];uu=[];tau=0.25;tspan=0:tau:100;T1=tspan(end)/10;fort=tspanif(t>T1)I=14;elseI=0;end;V=V+tau*(0.04*V^2+5*V+140-u+I);u=u+tau*a*(b*V-u);ifV>30VV(end+1)=30;V=c;u=u+d;elseVV(end+1)=V;end;uu(end+1)=u;end;plot(tspan,VV,[0T1T1max(tspan)],-90+[001010]);axis([0max(tspan)-9030])axisoff;title('(A)tonicspiking');问题探究一:程序示例subplot(5,4,1)ifV18问题探究一:figure1问题探究一:figure119问题探究一:figure2问题探究一:figure220问题探究一:参数问题探究一:参数21问题探究一:参数问题探究一:参数22问题探究二统计各种模式下发放率和输入刺激的强度之间的关系1)在不同模式下,改变输入刺激电流I的大小,并统计不同的输入电流I对应的发放率r,利用plot函数绘制不同模式下的“r-I”关系图2)对A模式(tonicspiking)的“r-I”关系图进行拟合,得出其对应表达式注:统计发放率方法众多,此处采用较为简便的“时间平均法”问题探究二统计各种模式下发放率和输入刺激的强度之间的关系1)23问题探究二:程序示例V=V+tau*(0.04*V^2+5*V+140-u+I);u=u+tau*a*(b*V-u);ifV>30VV(end+1)=30;V=c;u=u+d;elseVV(end+1)=V;end;uu(end+1)=u;end;ffl(i)=histc(VV,30)/100;endfigureplot(dl,ffl,'-o')title('(A)tonicspiking');subplot(5,4,1)a=0.02;b=0.2;c=-65;d=6;V=-70;u=b*V;VV=[];uu=[];tau=0.25;tspan=0:tau:100;T1=tspan(end)/10;dl=1:50;ffl=zeros(1,length(dl));fori=1:length(dl)fort=tspanif(t>T1)I=dl(i);elseI=0;end;问题探究二:程序示例V=V+tau*(0.04*V^24问题探究二:“r-I”关系图问题探究二:“r-I”关系图25问题探究二对A模式(tonicspiking)的“r-I”关系图进行拟合LinearmodelPoly2:f(x)=p1*x^2+p2*x+p3Coefficients(with95%confidencebounds):p1=0.001364(0.001358,0.001369)p2=6.425e-005(-0.0002163,0.0003448)p3=-0.007935(-0.01104,-0.004833)即:问题探究二对A模式(tonicspiking)的“r-I”26问题探究三输入均值为符合泊松分布的随机电脉冲,考察均值和发放率之间的关系(1)选择“tonicspiking”的脉冲为基本脉冲单元,在一个单位的时间内有n

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论