基于spike和LFP的猕猴视皮层神经元朝向选择性分析

论文摘要

朝向选择性在图形感知中起着重要作用,但是关于朝向选择性的形成机制并不明确。锋电位和局部场电位作为颅内两种不同形式的神经信号,具有不同的特征,将两种信号结合起来可以获得更丰富的信息。该文利用植入式微电极阵列采集猕猴视皮层V1区和V4区的锋电位和局部场电位信号,分析不同朝向光栅刺激下锋电位与局部场电位之间以及局部场电位之间的同步关系,为研究神经元朝向选择性的形成机制提供了一种新的方法和思路。首先,对实验采集到的数据进行预处理来提取锋电位和局部场电位信号。使用巴特沃斯滤波器对原始信号进行300-3000Hz的带通滤波,得到高频信号,然后使用阈值法进行锋电位检测来获得神经元发放的锋电位序列。使用零相移数字滤波器对原始信号进行低通滤波,得到Alpha和Gamma频段的局部场电位信号。其次,利用相关矩阵方法分析猕猴V1区和V4区神经元在正弦光栅刺激下的锋电位与局部场电位同步情况,发现这些神经元的放电活动与局部场电位之间的同步表现出显著的朝向选择性。对比神经元放电速率的分析结果发现,不同的响应特征研究朝向选择性时的结果是不同的,从V1区和V4区神经元的响应强度、圆方差以及最佳朝向三个方面综合考虑,可以看出锋电位与局部场电位同步比锋电位发放速率在研究神经元朝向选择性时更有优势。最后,利用符号转移熵的方法分析了猕猴V1区局部场电位与V4区局部场电位的信息传递情况,发现信息传递会随着光栅朝向的变化而变化。通过进一步的分析发现,不同朝向刺激下,从V1区到V4区方向的转移熵明显大于相反方向,并且V1区到V4区的传递延迟时间显著地小于V4区到V1区的传递延迟时间。另外提出一种度量不同通道信息传递差异的指标,结果发现,在偏好朝向刺激下V1区各个通道的信息传递差异大于在非偏好朝向刺激下的信息传递差异,而V4区没有发现明显差异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容与结构安排
• 第2章 视皮层的信号处理
•   2.1 视皮层分区及功能
•   2.2 视皮层信息处理的方法
•   2.3 视皮层神经信号的产生
•     2.3.1 锋电位序列
•     2.3.2 局部场电位
•   2.4 本章小结
• 第3章 数据采集及预处理
•   3.1 实验方案
•   3.2 信号采集系统
•   3.3 信号的预处理
•     3.3.1 锋电位序列的检测
•     3.3.2 局部场电位的提取
•   3.4 本章小结
• 第4章 不同朝向刺激下spike与 LFP的同步关系
•   4.1 引言
•   4.2 锋电位触发的相关矩阵分析方法
•     4.2.1 LFP相位提取
•     4.2.2 生成相关矩阵
•     4.2.3 归一化同步指数
•   4.3 V1 区和V4 区中的spike与 LFP同步
•   4.4 spike发放速率和spike与 LFP同步的对比分析
•     4.4.1 平均响应强度
•     4.4.2 圆形方差
•     4.4.3 最佳朝向
•   4.5 V4区spike和 V1区LFP之间的同步
•   4.6 本章小结
• 第5章 不同朝向刺激下LFP的信息传递
•   5.1 引言
•   5.2 符号转移熵方法
•     5.2.1 转移熵
•     5.2.2 基于符号化的转移熵
•   5.3 V1 区和V4 区之间信息传递
•   5.4 V1 区和V4 区之间信息传递的延迟时间
•   5.5 V1 区和V4 区中不同通道信息传递的差异
•   5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高梦宇

导师: 李朝辉,王国宾

关键词: 神经元,朝向选择性,锋电位序列,局部场电位,同步

来源: 燕山大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 燕山大学

分类号: Q421

DOI: 10.27440/d.cnki.gysdu.2019.000402

总页数: 60

文件大小: 959K

下载量: 42