神經元模型與聽覺信息處理

目錄
序
前言
第1章 緒論1
1.1 神經元結構與工作機制2
1.1.1 神經元的工作機制4
1.1.2 神經元模型分類5
1.2 聽覺信息處理17
1.2.1 外周聽覺系統結構17
1.2.2 聽覺學說與耳蝸模型19
1.2.3 聽覺濾波器24
1.2.4 神經元濾波27
**部分 神經元模型
第2章 神經元離子通道中的門粒子動力學模型31
2.1 膜電勢產生機理簡介31
2.2 隨機振動系統與生物門粒子系統的物理等價性33
2.3 基于隨機振動系統的門粒子動力學模型35
2.4 仿真實驗37
2.4.1 模型的參數選擇37
2.4.2 仿真實驗結果38
2.4.3 仿真實驗結果分析41
2.5 基于膜電勢正反饋的門粒子動力學模型的修正方法42
2.5.1 修正方法42
2.5.2 仿真實驗結果46
2.5.3 仿真實驗結果分析52
第3章 基于光學點擴散函數的離子通道物理等效模型53
3.1 離子通道結構與分類以及離子滲透機理53
3.1.1 離子通道結構53
3.1.2 離子通道分類54
3.1.3 離子滲透機理54
3.2 光學設備記錄方法研究膜電勢時空（多維）動態(tài)過程54
3.3 基于光學的離子通道物理等效模型58
3.3.1 離子通道的兩個假設58
3.3.2 離子通道物理等效模型61
3.3.3 兩個容易混淆的概念62
3.4 離子通道等效透鏡的點擴散函數的建立62
3.5 光學響應指數ξ的計算方法63
3.6 離子通道物理等效模型的參數選擇與計算方法64
3.6.1 離子通道等效透鏡的直徑D0和焦距力的計算方法64
3.6.2 平行光源Op的波長λ的選擇66
3.6.3 平行光源Op所產生的脈沖強度It的計算方法66
3.7 仿真實驗67
3.7.1 仿真實驗結果67
3.7.2 仿真實驗結果分析75
第4章 鈉、鉀離子通道物理等效模型76
4.1 單個鈉離子通道物理等效模型76
4.1.1 單個鈉離子通道物理等效模型主要參數76
4.1.2 平均膜電勢增量對比83
4.2 光學線性疊加原理84
4.3 多鈉離子通道物理等效模型與仿真分析85
4.3.1 多鈉離子通道物理等效模型85
4.3.2 仿真與結果分析87
4.4 單個鉀離子通道物理等效模型90
4.4.1 單個鉀離子通道物理等效模型主要參數90
4.4.2 平均膜電勢增量對比99
4.5 多鉀離子通道物理等效模型與仿真分析101
4.5.1 無相互作用的多鉀離子通道物理等效模型101
4.5.2 相互作用的多鉀離子通道物理等效模型105
4.5.3 兩種形式的多鉀離子通道物理等效模型的仿真結果分析108
第5章 基于鈉、鉀離子通道物理等效模型的神經元膜電勢時空動態(tài)模型110
5.1 基于多鈉、鉀離子通道物理等效模型的神經元時空動態(tài)模型111
5.1.1 建立神經元膜電勢時空動態(tài)模型111
5.1.2 開放鈉、鉀離子通道產生的電勢增量擴散距離114
5.2 對比實驗116
5.2.1 去極化空間分布對比116
5.2.2 空間總和作用對比118
5.2.3 膜電勢產生、發(fā)展與消亡的時空動態(tài)過程對比119
5.2.4 時間總和對比122
5.3 平均膜電勢增量對比實驗125
5.3.1 平均膜電勢增量計算方法125
5.3.2 對比與結果分析125
5.4 不同刺激電勢下的膜電勢時空動態(tài)過程仿真131
5.5 局部膜電位的時空動態(tài)過程仿真134
第6章 神經元膜電勢增量振蕩特性137
6.1 神經元膜電勢振蕩137
6.2 基于離子通道物理等效模型的神經元膜電勢增量振蕩模型139
6.2.1 離子通道物理等效模型的振蕩139
6.2.2 建立神經元細胞膜上平均電勢增量的振蕩模型140
6.3 振蕩模型的特性141
6.3.1 平衡點穩(wěn)定性142
6.3.2 周期解的存在性144
6.3.3 近似周期解147
6.3.4 張弛振蕩151
6.3.5 混沌153
6.4 實驗驗證155
6.4.1 實驗參數選擇156
6.4.2 單個脈沖振蕩對比157
6.4.3 周期振蕩對比158
第7章 神經元膜電勢時空動態(tài)模型的應用160
7.1 神經元膜電勢時空動態(tài)擴散過程模擬160
7.2 基于神經元膜電勢增量振蕩模型的信號濾波算法172
7.2.1 建立神經元濾波算法172
7.2.2 生命體征信號濾波178
7.2.3 加速度計、陀螺儀信號濾波182
7.2.4 實驗結果分析184
第二部分 聽覺信息處理
第8章 神經元信息傳遞與濾波處理模型及其特性187
8.1 振動理論與神經元信息處理187
8.2 神經元信息傳遞與濾波處理模型190
8.2.1 突觸濾波機理與神經元濾波分析190
8.2.2 模型構建192
8.2.3 模型參數分析197
8.3 模型特性198
8.3.1 信息傳遞特性198
8.3.2 系統響應特性201
8.3.3 客觀性能評價202
8.3.4 實時性206
第9章 基于耳蝸感知和神經元濾波的聽覺信息處理方法209
9.1 聽覺與耳蝸感知機理209
9.1.1 聽覺機理209
9.1.2 耳蝸感知機理209
9.1.3 聽神經頻率保持機理211
9.2 耳蝸感知模型212
9.2.1 耳蝸感知模型建立212
9.2.2 基底膜等效振動系統214
9.2.3 耳蝸微觀力學特性215
9.2.4 耳蝸感知模型數學描述218
9.3 CP-NF聽覺信息處理方法219
9.3.1 研究目標219
9.3.2 耳蝸感知信息與神經元濾波響應的相關性條件221
9.3.3 CP-NF方法數學描述223
第10章 CP-NF聽覺信息處理方法特性225
10.1 CP-NF聽覺信息處理方法參數225
10.1.1 穩(wěn)定參數條件225
10.1.2 基于基底膜頻域響應*線非對稱性的參數選擇226
10.1.3 基于基底膜頻率分析特性的參數229
10.1.4 基于基底膜頻域響應誤差修正的參數預處理232
10.1.5 參數確定流程235
10.2 聽覺響應一致性236
10.2.1 非線性放大特性237
10.2.2 頻域響應特性239
10.2.3 時域響應特性241
10.3 性能評估243
10.3.1 聽覺響應一致性比較243
10.3.2 實現復雜度比較245
第11章 CP-NF聽覺信息處理方法的應用247
11.1 聲音激勵響應247
11.1.1 純音激勵248
11.1.2 復合音激勵249
11.2 CP-NF聽覺濾波器組251
11.2.1 CP-NF聽覺濾波器組構建251
11.2.2 CP-NF聽覺濾波器組特性252
11.2.3 不同聽覺濾波器組對比254
11.3 語音響應257
11.3.1 基音258
11.3.2 語譜圖259
11.3.3 共振峰提取260
11.4 聲音增強261
11.4.1 低信噪比環(huán)境下的聲音增強實驗261
11.4.2 不同噪聲環(huán)境下的語音增強265
參考文獻274
附錄A Fn的詳細計算過程289
附錄B 對式（7-23）和式（7-24）所描述的重要特性的數學歸納法證明292