中枢模式发生器(CPG)是一种特殊的生物神经回路,它能够自发产生节律输出,驱动行走、呼吸或咀嚼等节律运动。实验研究表明,产生呼吸节律的呼吸中枢模式发生器由四类典型神经元集群组成,目前关于呼吸CPG的确定性网络模型可以再现呼吸节律模式,得到了分析呼吸CPG的功能状态和相应的固有振荡机制,但缺乏真实神经元网络环境中的众多因素,如通道噪声、时延反馈、突触可塑性等。因此,本文扩展了呼吸CPG确定性模型,引入噪声、突触可塑性以及时延性反馈因素,并研究这些因素对呼吸CPG输出节律变异性的影响。为模拟真实神经元网络的噪声环境,本文引入离子通道噪声,通过改变神经元离子通道数N产生不同强度的噪声,并研究噪声强度对呼吸CPG输出的影响。研究发现减弱的噪声强度(离子通道数增加)会使呼气时间减小,吸气时间增大,导致呼吸异常,也使输出不规则性增加。存在一个噪声强度使得输出变异性最小,同时发现四类神经元中Early-I的输出幅值对噪声强度变化最为敏感。突触可塑性是神经元网络的固有特性,为研究突触可塑性对呼吸CPG输出节律的影响,本文将神经元突触输入的权值由常量改为随突触前神经元每一次放电而改变的变量(短时程突触可塑性STP),研究不同强度的抑制/兴奋短时程STP对确定性和随机性模型输出节律的影响。发现兴奋性STP会使CPG输出周期增加、变异性增加,抑制性STP会使网络输出周期减小、变异性增加。反馈是神经元网络基本特性,为研究反馈对呼吸CPG节律的影响,本文简化闭环呼吸系统模型中的迷走神经反馈,构建一个Pre-I神经元的时延反馈,并研究不同类型(抑制/兴奋)、不同反馈强度的反馈对网络输出节律的影响,发现时延反馈能改变输出周期和周期的变异性,也发现存在特定延迟时间的反馈使得随机性网络输出节律最优。本文针对呼吸CPG模型进行扩展和研究,所得结论对于呼吸CPG模型的进一步完善以及呼吸输出的特性研究有一定的启发作用。