随意运动的大脑皮层控制与相关神经元信号的波形特征

本项目模型研究与大脑皮层随意运动控制相关的神经元和神经元回路区域等。主要包括:（1）理论分析皮层神经元模型和神经元信号的波形特征，神经元的被动电缆特性包括膜电阻,膜电容和轴向电阻等.膜电阻对应H-H方程,轴向电阻对应房室模型，膜电容体现胞体膜充电-放电的波形特征，用神经元信号的波形特征描述神经信号的波形传播和波形传递是项目研究的主要内容.(2)理论研究与随意运动相关的大脑皮层神经元网络，小脑皮层神经元回路和基底神经节的相关神经元结构等.分析这些神经元网络信号输入和输出的学习特性对大脑随意运动控制影响,网络回路内突触连接变化对随意运动的调节功能等。利用神经元信号传播和信号传递的波形特征和运动皮层相关回路的控制调节特性，模型研究大脑随意运动过程的计划，编程和执行控制等功能特性.刻画运动皮层神经元内部的信号传播和神经元之间信号传递过程,理论研究与帕金森症治疗相关的神经回路控制机理.

项目主要研究与随意运动相关的大脑皮层，小脑皮层，海马结构和基底神经节的神经元与神经回路的波形特征. 对单个神经元，主要研究锥体神经元，普肯野神经元和多棘神经元的动力学性质，对神经回路，主要研究海马结构，皮层-基底神经节和小脑回路与STDP学习记忆和功能控制相关的特性..（1）神经元发放的分岔混沌现象.包括电导，电容，平衡电位和通道门控变量等因素的分岔变化和混沌特性. 神经元模型具有维数高, 非线性强的特性.项目考虑神经元内部的影响和通道的相关性，结合门控变量的相图，提出高维神经元降维的投影方法.该方法仍在研究之中，但对复杂高维神经元和神经系统效果十分明显..（2）对神经回路的研究，项目针对海马ca1-ca3回路的CA1锥体神经元，小脑平行纤维和攀状纤维相关的普肯野细胞，项目研究了海马回路中的LTD学习和普肯野细胞涉及STDP学习现象,得到学习后回路特性的变化等.在多房室多棘神经元和神经回路研究基础上，项目研究了皮层-基底神经节网络和帕金森病的机理，特别分析了脑深度刺激治疗帕金森病的靶点选择问题.. 项目组成功举办第二届全国神经动力学学术会议和2015广东生物数学会议. 邀请汪小京教授指导科研;David Terman 教授访问讲学;与吴莹教授合作翻译神经动力学方向专著《Mathematical Foundations of Neuroscience》.项目负责人负责的专著《神经动力学》,预计在2016年由华南理工大学出版社出版.