視網膜時空反應模式與高效信息處理.pdf

1、視覺信號的初級處理發(fā)生在視網膜。視覺信號在光感受器細胞上形成輸入，并被轉換成電信號，經視網膜神經元回路傳遞至輸出神經元-神經節(jié)細胞，形成動作電位，然后通過視神經進一步向視中樞傳遞。視網膜在其信息處理過程中受到視覺神經通路的解剖結構，神經回路當中的各種噪聲，以及神經系統(tǒng)的代謝能量消耗等諸多因素的制約。本研究的目的就是了解視網膜在這些限制下是如何有效地對視覺信息進行處理和編碼的。本論文第一部分主要利用離子通道模型研究視網膜視錐-水平細胞突觸

2、連接強度調節(jié)的可能機制。第二和第三部分運用多電極電生理結合理論分析對小雞視網膜神經節(jié)細胞的時空編碼模式及效率等特性進行研究，包括定量地探討神經節(jié)細胞在對比度適應過程中的信息處理情況，以及考察神經節(jié)細胞群體對運動和自然影像刺激的時空反應模式。 主要結果包括：1)重復性紅光刺激誘發(fā)的視網膜亮度型水平細胞對光反應增強現(xiàn)象可能由突觸后鈣依賴的谷氨酸受體調節(jié)機制介導。2)在對比度適應過程中，神經節(jié)細胞的信息傳遞率伴隨著發(fā)放率的急劇降低而有

3、所減少，然而卻導致神經節(jié)細胞適應后每次脈沖發(fā)放攜帶的信息量顯著增加。而且，進一步的分析表明神經系統(tǒng)類似對比度適應的雙邊敏感性調節(jié)機制可能有助于神經元在噪聲背景下的弱信號檢測和處理。3)視網膜中非方向選擇性的神經節(jié)細胞也可能以一種群體編碼的方式參與運動信息處理。用單個神經元的放電頻率來代表刺激的強度，而用群體時空放電模式來反應一些運動信息。而對于自然影像的刺激，群體神經節(jié)細胞可能以一種稀疏的反應模式進行編碼。 從這些結果可以看出，