薛晓丹 王美丽 邵雨竹 王俊松†

1) (天津医科大学生物医学工程与技术学院, 天津 300070)

2) (河北省沧州市人民医院, 沧州 061000)

1 引 言

神经元放电率自稳态是指神经元的放电率维持在相对稳定的状态, 放电率自稳态是神经电活动的重要特征[1,2]. 1990年到1996年期间, Ramakers等[3−6]通过培养皮质细胞形成由兴奋性锥体神经元和抑制中间神经元构成的神经网络, 然后用药物改变突触输入使神经元放电发生紊乱, 结果发现在去药后神经元的放电率可通过自身调节恢复到目标放电率水平. 1998年, Turrigiano等[7,8]的实验研究分析表明 α−氨基−3−羟基−5−甲基−4−异恶唑丙酸(AMPA)介导的突触可塑性可有效控制神经元活动, 使神经元放电率维持在稳态水平. 2002年,Burrone等[9]通过对单个海马神经元钾通道进行观察研究, 发现抑制神经元的活动导致突触输入的稳定增加, 进而使神经元活动恢复至目标水平.2004年, Turrigiano 和Nelson[10]通过实验发现稳态突触可塑性在神经元的实际放电率从初始放电率到目标放电率的过程中起到了至关重要的作用.2012年, Turrigiano等[5,11]的实验研究发现当神经元受到刺激后放电率减小或者增大, 但是最终神经元的放电率会恢复到稳定状态.

上述生理实验研究表明在生物体中存在放电率自稳态这一现象, 为了进一步对神经元放电率进行研究, 研究者们在生理实验的基础上进行了相关的建模仿真. 2011年, Gläser和 Joublin[1]通过构建递归神经网络进行的仿真研究表明神经网络可以通过自组织使放电活动维持在稳定水……