关于嗅觉系统神经网络编码及其认知的动力学研究

嗅觉对维持人和动物的生命及日常生活具有重要的作用。本项目利用神经科学与信息编码原理，从理论分析、数值仿真和实验观察等三个方面系统地研究嗅觉神经系统活动和信息编码的动力学特性。主要包括：基于嗅觉生理解剖基础之上的嗅觉神经系统识别机制模型的研究、不同嗅觉系统模型在各种外界激励和参数变化条件下的活动结构和全局动力学研究、神经放电脉冲时间序列的信息编码原理对嗅觉系统信息传播的影响、具有生理学意义的参数对嗅觉神经网络建立的影响、嗅觉神经系统的时空编码和解码机制等问题，并在此基础上改进或提出新的嗅觉系统神经活动的理论模型。本项目是信息编码科学和神经科学的跨学科交叉研究领域。其研究不但对推动神经信息科学和非线性动力学理论和方法的发展有重要的理论意义，而且在揭示神经系统的信息传递和认知功能的本质机理方面发挥着重要作用。

本项目利用非线性动力学的原理，从理论分析、数值仿真和实验观察等三个方面系统地研究了嗅觉神经神经系统放电活动和信息编码的动力学特性。主要成果包括：用生物物理模型来模拟嗅觉神经放电活动，研究了不同嗅觉系统模型在各种外界激励和参数变化条件下的活动结构和全局动力学；两个不同连接模式的嗅觉神经网络的耦合同步状态，通过分岔图、相关系数、ISI-distance等方法可以看到不同连接状态的神经网络会呈现不同的同步状态；神经网络系统的时空模式、随机因素对神经信息传播特性的影响等问题。上述对嗅觉神经元和网络的动力学研究是非线性动力学和神经科学的跨学科交叉领域。其研究不但推动非线性动力学和神经生理学理论和方法的新突破，有重要的理论意义，而且在神经医学、人工智能和计算机科学上也有重要应用前景。