关键词:
Pinsky-Rinzel神经元
通道噪声
通道阻塞
Hopf分岔分析
摘要:
多室神经元的精细结构能够同时捕捉时空特性,具有丰富的响应和内在机理.本研究基于Pinsky-Rinzel两室神经元模型,提出多室神经元通道阻塞与噪声对神经元响应状态影响的分析方法.首先,钙离子(Ca^(2+))浓度影响神经递质释放的概率,对多室神经元的节律性放电具有关键作用,因此特别引入Ca^(2+)通道阻塞,构建带离子通道阻塞的多室神经元模型.其次推导跃迁矩阵等核心参数构建Pinsky-Rinzel神经元Conductance噪声模型,并与Subunit噪声模型对比.最终,通过单参数Hopf分岔解释各个离子通道阻塞下的动力学过程;双参数分岔显示钾离子(K+)的Hopf节点随输入电流呈近似线性递增关系,而钠离子(Na^(+))则近似为线性下降和指数上升两阶段;通过变异系数等指标发现K^(+)适度阻塞促进放电,Na^(+)阻塞抑制放电,Ca^(2+)阻塞总体上促进放电的特性.另外,在低于阈值信号刺激时,两种噪声模型均产生随机共振,Conductance模型表现出更强的编码能力.本研究揭示了离子通道阻塞与噪声在神经信号传递中的复杂机制,为研究神经信息编码提供新的视角和工具.