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摘要生物神经系统例如大脑，是通过数以亿计的单个神经元相互连接构成的庞大而又复杂的高度非线性动力学网络。生物神经系统对生物体机体功能的运作起着至关重要的作用，主导着生物体的思维、记忆、学习和感觉等众多功能。大脑依据生理功能的不同可被划分为许多的分区，并且在对应的分区上展现出相应的时空行为。时空行为常常伴随着脑皮层进行着各种生理功能而出现，时空行为作为神经元网络动力学的集群行为，和神经元网络结构功能密切相关，譬如认知的培养和记忆的形成及特征绑定等，因而对其时空行为动力学的复杂机制进行研究，是有着十分重要的现实意义以及为生物实验研究提供参考价值。<br>　　螺旋波是在大脑皮层上最为常见的空间模式之一。生物实验中，在大鼠的脑皮层上注入卡巴胆碱和荷包牡丹碱，阻断了中间神经元和锥体神经元之间的抑制耦合，观察到了持续而又稳定的螺旋波现象。为了仿真生物实验中产生的螺旋波现象，本文构建了一个由锥体神经元和中间神经元构成的两维神经元网络，随着活跃的抑制性中间神经元比例的降低，网络的空间模式从类似随机模式转迁到螺旋波模式，再转迁到类似随机模式或近似同步行为模式或不规则波等模式。螺旋波出现在活跃的抑制性中间神经元比例较低的情况下，这也与实验条件下神经元之间的抑制耦合被阻断相符合。除此之外，相比于类似随机模式和近乎同步行为模式，螺旋波模式展现出更高的信噪比，这也表明活跃的抑制性中间神经元比例的变化能够诱发空间相干共振现象，空间相干共振程度与螺旋波结构复杂程度的关系也得到了确定。研究结果不仅对于生物实验中在去抑制的大鼠脑皮层所观察到的螺旋波给出了合理的解释，同时也揭示了在空间模式中螺旋波能展现出更高的空间有序性。此外，本文还分别研究了兴奋耦合强度与抑制耦合强度对于神经元网络的影响以及网络内神经元电活动的动力学行为。另外还统计了诱发螺旋波波头的局部网络内不同类型神经元的比例，发现锥体神经元比例较高的局部网络更容易诱发螺旋波波头。<br>　　第1章绪论部分首先介绍了本文的研究目的及意义，随后介绍了神经元动力学以及神经元网络的时空行为和螺旋波的发展情况和研究现状，最后概述了本文的研究工作。<br>　　第2章主要对神经动力学以及相关的基本知识作了介绍，主要有神经元的基本结构，神经元的静息电位及动作电位，神经元的数学模型与神经元突触的数学模型，神经元网络结构的连接方式和非线性动力学等基本概念。<br>　　第3章研究了在由锥体神经元和抑制性中间神经元组成的神经元网络模型中由于活跃的抑制性中间神经元比例变化对诱发螺旋波的影响。神经元网络随着活跃的抑制性中间神经元的比例逐渐下降，从类似随机模式转迁到螺旋波模式再最终到类似随机模式或高同步行为模式等空间模式。在空间模式转迁的过程中出现了空间相干共振现象，建立了空间相干共振程度与螺旋波结构复杂程度的对应关系。<br>　　第4章分别研究了兴奋耦合强度与抑制耦合强度关系对于螺旋波时空动力学的影响以及网络内神经元电活动的动力学行为。包括了网络的同步程度以及网络中锥体神经元的平均放电频率分别与兴奋耦合强度，抑制耦合强度的关系。<br>　　第5章统计了诱发螺旋波波头的局部网络内锥体神经元的比例，此外统计了波头区域锥体神经元与非波头区域锥体神经元的ISI，分析了波头区域与非波头区域ISI标准差的差异。<br>　　第6章总结了本文的研究结论，并做出对未来研究工作的计划与展望。