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头朝向细胞三维空间活动模式的神经动力学建模
1
作者
许霜
王毅泓
+2 位作者
徐旭颖
潘晓川
王如彬
《应用数学和力学》
北大核心
2025年第7期836-854,共19页
哺乳动物的内嗅皮层等多个脑区中存在头朝向细胞(head-directioncells,HDcells),对特定的头部朝向进行选择性响应,构成了大脑内部的指南针系统.该系统可以以自组织的方式更新内部方向表征,也可以接收外部环境信息输入,对方向编码进行校...
哺乳动物的内嗅皮层等多个脑区中存在头朝向细胞(head-directioncells,HDcells),对特定的头部朝向进行选择性响应,构成了大脑内部的指南针系统.该系统可以以自组织的方式更新内部方向表征,也可以接收外部环境信息输入,对方向编码进行校准.目前,大多数头朝向细胞的计算模型只考虑了水平面上的头部方向编码.而实验表明,哺乳动物(例如蝙蝠)脑内存在同时编码水平方位角和竖直俯仰角的神经元,但目前还缺乏对其神经机制的计算建模研究.对此,本研究构造了一个能够同时编码方位角和俯仰角等三维方向特征的连续吸引子网络模型,不仅在单神经元水平上实现了三维头朝向细胞特定的方向偏好编码,而且在群体水平上实现了对三维空间中头部方向变化的准确追踪.模型使用的环面拓扑连接结构,相对于球面拓扑能更合理地解释蝙蝠记录的神经元对方位角的调谐数据.本研究通过神经动力学模型重现了电生理实验记录到的三维头朝向编码的现象,并对头朝向细胞三维空间的活动模式给出了动力学角度的机理解释.
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关键词
空间导航
神经动力学
头朝向细胞
连续吸引子网络
三维空间
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职称材料
运动目标预测跟踪的神经计算机制
被引量：
1
2
作者
弭元元
谭碧蓝
王彬又
《河南师范大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021年第6期55-63,F0002,共10页
迄今为止,人们对神经系统如何提取外部输入中静态信息的机制已经有所了解,但对其处理动态信息的机制却知之甚少.在处理运动信息时,神经系统面临的一个根本性挑战是克服神经信号在大脑内传输的时间延迟.这种延迟是显著的,同时又是不可避...
迄今为止,人们对神经系统如何提取外部输入中静态信息的机制已经有所了解,但对其处理动态信息的机制却知之甚少.在处理运动信息时,神经系统面临的一个根本性挑战是克服神经信号在大脑内传输的时间延迟.这种延迟是显著的,同时又是不可避免的.它是层次化的神经信号通路和模块化的脑功能分区在传递、交流信息时必然产生的结果.如果这些时间延迟得不到补偿,神经系统对快速运动物体的空间位置的感知就会滞后于物体的真实位置,从而不能实时处理运动信息.大量实验表明大脑补偿延迟的策略是对运动物体将要到达的空间位置做出预测.回顾已有的数理模型,主要是具有负反馈效应的连续吸引子神经网络模型,及其实现运动预测的神经计算机制,并对相关神经网络模型在类脑计算中的应用前景进行了展望.
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关键词
预测跟踪
连续
吸引
子
神经
网络
负反馈
类脑计算
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职称材料
题名
头朝向细胞三维空间活动模式的神经动力学建模
1
作者
许霜
王毅泓
徐旭颖
潘晓川
王如彬
机构
华东理工大学数学学院
出处
《应用数学和力学》
北大核心
2025年第7期836-854,共19页
基金
国家自然科学基金(12172132,12272136,12472054)。
文摘
哺乳动物的内嗅皮层等多个脑区中存在头朝向细胞(head-directioncells,HDcells),对特定的头部朝向进行选择性响应,构成了大脑内部的指南针系统.该系统可以以自组织的方式更新内部方向表征,也可以接收外部环境信息输入,对方向编码进行校准.目前,大多数头朝向细胞的计算模型只考虑了水平面上的头部方向编码.而实验表明,哺乳动物(例如蝙蝠)脑内存在同时编码水平方位角和竖直俯仰角的神经元,但目前还缺乏对其神经机制的计算建模研究.对此,本研究构造了一个能够同时编码方位角和俯仰角等三维方向特征的连续吸引子网络模型,不仅在单神经元水平上实现了三维头朝向细胞特定的方向偏好编码,而且在群体水平上实现了对三维空间中头部方向变化的准确追踪.模型使用的环面拓扑连接结构,相对于球面拓扑能更合理地解释蝙蝠记录的神经元对方位角的调谐数据.本研究通过神经动力学模型重现了电生理实验记录到的三维头朝向编码的现象,并对头朝向细胞三维空间的活动模式给出了动力学角度的机理解释.
关键词
空间导航
神经动力学
头朝向细胞
连续吸引子网络
三维空间
Keywords
spatial navigation
neurodynamics
head-direction cell
continuous attractor network
3D space
分类号
O241 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
运动目标预测跟踪的神经计算机制
被引量：
1
2
作者
弭元元
谭碧蓝
王彬又
机构
重庆大学医学院
重庆大学生物工程学院
出处
《河南师范大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021年第6期55-63,F0002,共10页
基金
国家自然科学基金(31771146,11734004)
北京市科技新星项目(Z181100006218118)
中央高校经费(2020CDJQY-A073).
文摘
迄今为止,人们对神经系统如何提取外部输入中静态信息的机制已经有所了解,但对其处理动态信息的机制却知之甚少.在处理运动信息时,神经系统面临的一个根本性挑战是克服神经信号在大脑内传输的时间延迟.这种延迟是显著的,同时又是不可避免的.它是层次化的神经信号通路和模块化的脑功能分区在传递、交流信息时必然产生的结果.如果这些时间延迟得不到补偿,神经系统对快速运动物体的空间位置的感知就会滞后于物体的真实位置,从而不能实时处理运动信息.大量实验表明大脑补偿延迟的策略是对运动物体将要到达的空间位置做出预测.回顾已有的数理模型,主要是具有负反馈效应的连续吸引子神经网络模型,及其实现运动预测的神经计算机制,并对相关神经网络模型在类脑计算中的应用前景进行了展望.
关键词
预测跟踪
连续
吸引
子
神经
网络
负反馈
类脑计算
Keywords
anticipative tracking
continuous attractor neural network
negative feedback
brain-inspired computing
分类号
O415 [理学—理论物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
头朝向细胞三维空间活动模式的神经动力学建模
许霜
王毅泓
徐旭颖
潘晓川
王如彬
《应用数学和力学》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
运动目标预测跟踪的神经计算机制
弭元元
谭碧蓝
王彬又
《河南师范大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2021
1
在线阅读
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职称材料
已选择
0
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参考文献
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