逆高斯分布输入下的Integrate-and-Fire模型

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对IF模型的研究,国外较早。1907年Lapicque提出IF模型后,具有随机输入的单一神经元模型已经被广泛研究。但都假定输入为Poisson分布的情形,而此种假定是对生理学数据的一种很粗略的近似。本文考虑更一般的更新过程(逆高斯过程)作为突触输入的逼近,更符合生物模型的实际情况。 本文首先在前人的基础上采用了两种较好的近似方法,即找一个与突触输入具有相同的均值和方差过程,得到了UAS和OUS近似方案。然后用Matlab做了大量的数值模拟,以逆高斯输入为突触输入,对IF模型的输出进行了模拟。发现这种网络通过简单几层传输后趋于同步,即输入与输出服从同种类型分布。比以往Poisson输入的结果进步了。 论文内容安排如下: 第1章是绪论。主要介绍了神经网络的研究背景、相关的预备知识和本文的主要结果。 第2章介绍了神经元结构、神经元信号发放机制、Hodgkin-Huxley模型、Integate-and-Fire模型及具有稳恒输入的两种模型的数值模拟。 第3章给出了Integrate-and-Fire模型下随机更新输入的两种扩散逼近:UAS、OUS。讨论了逆高斯输入下Integrate-and-Fire模型的输出,包括输出发放率、发放变差系数、发放间隔。通过数值模拟,我们发现UAS、OUS两种扩散逼近能够很好地近似原始的更新输入,并且随着发放率的增大,发放变差系数减少,也就是说,发放波动较小,模型趋于稳定发放。 第4章讨论了自然输入下的Integrate-and-Fire模型的输出。在这里自然输入是指:首先以Poisson输入 Integrate-and-Fire模型,然后以这个模型的输出作为下一个Integrate-and-Fire模型的输入。通过数值模拟发现:UAS、OUS两种近似方案同样能够很好地近似自然输入。在第三章、第四章的基础上构建了矩神经网络。
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