视觉信号的初级处理发生在视网膜,视觉信号在视网膜光感受器细胞上形成输入,并将其转化为电信号,经视网膜神经元回路传递至输出神经节细胞,形成动作电位,再通过视神经进一步向视中枢传递。视网膜需要编码的视觉信息通常比较复杂,同时在处理视觉信息时要受到视觉神经通路的解剖结构、以及神经回路中各种噪声的影响。在这些限制下,时空相关编码模式被认为是视网膜的一种高效处理视觉信息的方法。本文对多电极记录到的特定光刺激下牛蛙视网膜神经节细胞放电活动进行了研究,探讨了时空相关编码的特性。主要结果包括两部分:(1)基于信息熵理论,估算了神经元放电序列的时间相关性指标;同时计算了神经元活动的空间相关性指标。分析表明,对于单个神经元而言,时间相关性指标与空间相关性指标是相互关联的:时间相关性指标大的神经元,其空间相关性指标也比较大。而且,进一步研究发现簇状放电(动作电位间隔(inter-spike-interval,ISI)小于6 ms)在神经元的时空相关放电模式中起着重要的作用:神经元的簇状放电越多,放电序列的时间相关性与空间相关性都越强。模型分析表明,时空相关性有助于更精确地预测神经元的放电活动。(2)分析了不同类型放电活动的空间相关特性。将神经元的放电活动分为不同类型:类簇状放电(动作电位间隔小于等于30 ms),单次放电(动作电位间隔大于30 ms)。分析发现,类簇状放电事件的空间相关性要强于单次放电事件的空间相关性,同时与其他神经元形成相关活动的类簇状放电事件所编码的感受野要小于与其他神经元形成相关活动的单次放电所编码的感受野,这表明相关的类簇状放电活动编码了更细节的空间信息。从上述结果可以看出,时空相关模式有利于视网膜高效处理视觉信息,簇状放电在调节视网膜时空反应模式时起着重要的作用。