谢盈 朱志刚 张晓锋 任国栋

(兰州理工大学物理系,兰州 730050)

放电模态是可以识别生物神经元的电活动,即细胞内和细胞外的离子被泵送并在细胞内交换的过程.通过适当的物理刺激,人工神经元电路可以被设计以重现类似生物神经元的放电模式.光电管中产生的光电流可以作为信号源,对神经元电路进行刺激.但由于不同支路上的通道电流对功能神经元动力学的控制程度不同,所以光电管接入不同的支路,将会使神经元电路的放电模式产生很大差异.本文所采用的非线性神经元是由一个电容器、感应线圈、非线性电阻、两个理想电阻和一个周期电压源组成的FHN (FitzHugh-Nagumo neuron)电路.在此基础上,将光电管引入不同的支路来改变通道电流,以研究光电流的生物物理作用.当光电管连接到电容上,光电管被激活从而改变通道电流时,细胞膜电位可以直接改变,并切换激发模式.当光电管串联连接到感应线圈时,通过感应线圈的感应电流被调节以平衡外部刺激.这些结果表明,在本文构建的两类光敏神经元模型中,相比光电流驱动电感支路,光电流驱动电容器支路可以更有效地调节膜电位,大大提高感光灵敏度.

1 引言

神经系统是庞大的复杂网络,由神经元(即神经细胞)和神经胶质细胞组成.神经系统可以将各类信息进行编码处理[1],而主要的信息整合和传递是由神经细胞完成的.生物神经系统中神经元的放电活动是通过离子……