视网膜神经元群体动态编码特性及计算模型

在脊椎动物，视觉信息的初步处理在视网膜中进行。所有被送往视觉中枢的信息，包括明暗轮廓、图形结构、运动方式等，均是经由视网膜神经元网络的初步加工，并通过由视网膜神经节细胞的轴突形成的视神经，被进一步传递至中枢。在信息编码传递过程中，视网膜神经节细胞可以动态地形成协同活动群体，以应对繁重且复杂的编码任务。.本项申请的研究目标因此在于：应用多电极同步记录技术，对离体灌流的牛蛙视网膜神经节细胞在特定视觉模式刺激作用时的电活动进行记录；对视觉活动中多单元群体活动对刺激信息的编码方式进行分析，并着重考察视觉刺激作用时群体活动模式的适应特性；进而建立基于神经节细胞群体活动对视觉刺激模式进行辨识的计算模型，并探讨其在人工视觉模式辨识中的应用前景。

在脊椎动物，视觉信息的初步处理在视网膜中进行。所有被送往视觉中枢的信息，包括明暗轮廓、图形结构、运动方式等，均是经由视网膜神经元网络的初步加工，并通过由视网膜神经节细胞的轴突形成的视神经，被进一步传递至中枢。在信息编码传递过程中，视网膜神经节细胞可以动态地形成协同活动群体，以应对繁重且复杂的编码任务。本项目的主要研究内容因此在于：应用多电极同步记录技术，对离体灌流的牛蛙视网膜神经节细胞在特定视觉模式刺激作用时的电活动进行记录；对视觉活动中多单元群体活动对刺激信息的编码方式进行分析，并着重考察视觉刺激作用时群体活动模式的适应特性；进而建立基于神经节细胞群体活动对视觉刺激进行响应的计算模型。主要成果在于：研究了视网膜神经节细胞群体活动特性的时间-空间特性，发现神经元的时间-空间活动模式随不同空间刺激模式而变，这种变化和多巴胺通路的活动有关；自然刺激作用下同步化活动比实验室刺激作用时更为活跃，根据群体神经元活动的时间空间特性对视觉刺激进行甄别，可以达到约80%的正确率；视觉适应过程中，神经元之间的同步放电活动有所增强，且同步化放电活动则编码的信息量亦有所增加；构建具有空间协同特性的神经元局部网络模型，并探讨了电突触的动态调节在神经信号编码中的可能作用。