神经元是生物神经系统结构与功能的基本单位，它通过放电活动对信息进行编码、传递和整合。放电活动涉及复杂的物理、化学过程，并受到神经元形态、外部刺激、温度等诸多因素的影响，表现出非常丰富的非线性动力学行为，其中蕴含的多种多样的放电模式及其诱发机理引起了人们的广泛关注。各国学者从理论和实验等多方面围绕神经元开展了研究。基于动力学分岔理论分析神经元放电模式的诱发和演化机理是目前研究其放电活动的重要方法之一。同时随着光学检测等技术的发展，各种成像技术也逐渐被运用到神经元形态特征的无损检测识别及其动力学研究中，并发挥了巨大作用。　　本研究围绕神经元放电活动，基于非线性动力学分析方法和定量相位成像技术，分别从动力学理论分析和光学仿真实验两方面对神经元放电活动机理及其动态影响下神经元模型的相位和形态特征进行了研究。在理论分析方面，基于两类常见的神经元动力学模型，分别研究了其在不同刺激条件下的放电活动，即针对神经元Hindmarsh-Rose模型，通过数值计算模拟了常数刺激下系统的不同簇放电模式及其演化情况，比较分析了外部刺激和其他参数对系统放电行为的调制作用；针对分段线性神经元Izhikevich模型，通过分岔分析研究了周期刺激下系统簇放电模式的产生和演化机理。在仿真实验研究方面，从神经元放电活动的本质和动力学特征出发，基于“膜电位-离子浓度-折射率-相移量”的关联，通过光相位成像仿真技术建立了神经元光相位模型并获得了其在不同方向上的相位分布信息，进而运用相位梯度分析了模型的亚结构形态特征，并考虑放电活动对相位信息的动态影响，从样品折射率的变化出发，初步探讨了用相位信息表征这一变化的方法。最后对本文的研究工作做了总结，并对今后的工作进行了展望。通过对神经元动力学模型的分析揭示了周期刺激对其放电活动的调制机理，可为研究神经元放电模式调控和非自治动力系统的快-慢耦合运动机制提供参考；从相位成像的角度研究神经元形态特征和放电活动免标记直观监测，建立了神经元光相位模型，对用相位信息表征折射率的动态变化进行了初步探索，可为后续建立光相位参量表述下的神经元放电活动研究方法提供一定的基础。