Gamma突触输入驱动的Hodgkin-Huxley神经元弱信号检测

【作者】 付宇轩； 康艳梅；

【机构】 西安交通大学数学与统计学院；

【摘要】 神经放电串是神经信息的主要载体,因此探索神经元对突触输入的响应在大脑信息处理研究中占据重要地位。过去,多数模型研究都假设这些突触输入的事件间隔服从指数分布,由此产生了大量以泊松点过程为输入的神经元信息处理研究。然而,许多生物实验表明基于泊松点过程来刻画神经递质释放的随机性过于粗糙,而事件间隔服从更加一般的Gamma分布则可以很好的刻画这种随机性。因此,本文旨在探究当神经递质服从Gamma更新点过程时,Hodgkin-Huxley(HH)神经元检测弱信号的动力学机制。为此,本文首先回顾了Gamma更新点过程的功率谱性质,随后利用数值方法生成HH神经元的放电串,并分别使用信噪比和互信息来衡量Gamma突触输入下的HH神经元的弱信号检测能力。研究表明,在Gamma突触输入下,阈下脉冲放电串与弱周期和非周期信号都表现出协同效应,证明HH神经元可以通过周期和非周期随机共振机理提高其自身的弱信号处理能力。这项研究对于揭秘大脑的认知功能,治疗神经退行性疾病具有启发作用。更多还原