空间记忆任务中鸽子海马区功能网络动态特性研究

论文摘要

认知与记忆是大脑最基本的功能,也是最主要的功能之一。已有研究表明,海马(Hippocampus,Hp)区是大脑认知功能相关脑区,与感知、学习、记忆等能力息息相关。本文为研究空间记忆任务中海马区功能网络的动态特性,以鸽子为模式动物,采用由食物奖励驱动的既定目标T迷宫实验范式,在体采集其在空间记忆任务中的脑电信号。利用多窗口重叠功率谱估计算法分析鸽子Hp区局部场电位信号的时频特性,确定了与空间记忆任务相关的响应时间窗和目标特征频带,然后利用皮尔森相关算法构建Hp区各通道信号间的加权功能网络,对比分析了鸽子在空间记忆任务状态下与非任务态下功能网络的拓扑特性,空间记忆任务中功能网络拓扑特性的动态变化,以及其中左、右侧海马功能网络拓扑特性的差异,从而确定了既定目标T迷宫实验范式中与空间记忆相关的优势侧脑区。本文的研究结果对空间记忆任务中Hp区功能网络响应特性的分析具有积极意义。已完成的工作和具体研究成果如下:(1)针对鸽子的习性,设计了食物奖励诱导的既定目标下T迷宫空间记忆任务,开展行为学实验并实现了对鸽子植入式脑电信号的在体同步记录。通过基于最小均方(Least Mean Square,LMS)的自适应滤波算法和自适应共同平均参考(adaptive common average reference,ACAR)算法去除局部场电位信号中存在的50Hz工频干扰和电极间相关噪声。(2)确定与空间记忆相关的响应时间窗并提取目标特征频带。对在体采集到的局部场电位信号进行时域和时频分析,确定了鸽子在迷宫中与空间记忆相关的响应时间窗,并利用多窗口重叠功率谱估计算法分析其频域特性,确定空间记忆任务相关的响应频带——Theta频带,为后续分析Hp区功能网络特性奠定了基础。(3)利用皮尔森相关算法构建了鸽子Hp区神经信号的加权功能网络,分析了空间记忆任务与非任务态下功能网络的拓扑特性以研究空间记忆任务对Hp区神经信号的调制作用,然后利用滑动时间窗分析了空间记忆任务中Hp区神经信号功能网络拓扑特性的动态变化过程,以及左、右侧海马功能网络拓扑特性的差异,结果表明,空间记忆任务对Hp区神经元功能网络具有调制作用;鸽子从学习初期到记忆形成过程中,Hp区功能网络连接强度逐渐增强,而随着记忆消退,网络连接强度减弱,且在进入侧臂之前鸽子Hp区神经信号已经开始活跃,网络连接强度达到最大;在既定目标T迷宫实验范式中左侧海马在空间记忆任务中表现出更显著的偏侧优势。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 记忆的分类及其中Hp区作用机制的研究现状

1.2.2 神经元功能网络用于神经信号分析的研究现状

1.3 本文的主要研究内容与论文结构

2 鸽子空间记忆任务中Hp区神经信号采集与处理

2.1 实验设计与行为学训练

2.2 神经信号采集

2.2.1 脑区定位

2.2.2 神经信号检测与采集

2.3 神经信号预处理与统计分析

2.3.1 神经信号预处理

2.3.2 实验数据的统计分析

2.4 本章小结

3 空间记忆任务时间窗和特征频带的确定

3.1 空间记忆任务响应时间窗的确定

3.1.1 基于时域分析的响应时间窗的初步确定

3.1.2 基于时频分析的响应时间窗的进一步确定

3.2 基于多窗口重叠功率谱估计算法的特征频带确定

3.2.1 多窗口重叠功率谱估计算法

3.2.2 特征频带的确定

3.3 本章小结

4 Theta频带功能网络构建及其特性分析

4.1 Theta频带功能网络构建与度量

4.1.1 基于LFP信号Theta频带的功能网络构建

4.1.2 Theta频带功能网络特性的定量度量

4.2 空间记忆任务中功能网络特性分析

4.2.1 空间记忆任务对功能网络特性的调制

4.2.2 空间记忆任务中功能网络特性的动态变化

4.2.3 空间记忆任务中左、右Hp功能网络特性差异分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 沈思扬

导师: 万红

关键词: 鸽子,空间记忆,海马区,功能网络

来源: 郑州大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 郑州大学

分类号: Q42

总页数: 66

文件大小: 1770K

下载量: 54

空间记忆任务中鸽子海马区功能网络动态特性研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢