基于放电起始动力学理论的针刺神经编码机制研究

神经系统的生理功能是通过神经编码实现的。研究表明，神经元放电的起始状态对神经编码的形成具有重要作用。本课题组在研究中发现，不同的中医针刺手法产生不同的神经编码的同时，也会影响放电的起始动态。因此，本项目提出研究针刺影响放电起始动态的动力学和生理机制以及放电起始动态对神经编码的作用机制，进而揭示针刺神经编码的形成机理。.通过实验获取针刺足三里时动物脊髓背角的神经电信号，并应用非线性时间序列方法进行分析，得到不同针刺手法的神经元放电模式；结合Hodgkin-Huxley、Morris-Lecar等模型的动力学特性，建立刻画神经元放电起始动力学的具有生物物理意义的低维最小数学模型，利用相平面和分岔分析等非线性动力学方法，分析放电起始状态的动力学过程及其与神经系统敏感性、适应性、可靠性及自平衡性等特性的关系，研究放电起始动态对神经编码的作用机制。

研究神经元放电的起始动力学对于探索神经系统的编码和解码机制具有重要意义，本项目首次从神经元放电起始动力学角度研究针刺的神经编码机制，对于科学研究针刺的作用机理提供了理论基础。.通过设计针刺动物足三里穴实验，获取脊髓背根和背角神经电信号，采用非线性时间序列方法进行时间和空间分析，发现不同针刺手法作用下神经元具有不同的放电起始动力学机制，且不同频率的针刺刺激具有不同的动作电位阈下机制，获得了神经元对不同手法和频率针刺的编码规律。.基于实验数据分析，从时间空间编码与解码的角度分析了不同针刺作用的编码规律，得出不同手法和频率针刺产生的神经电信号有不同特征。利用参数估计方法建立了针刺神经响应模型即广义线性模型和状态空间模型。此模型的建立是量化针刺刺激输入方面的历史性突破，成功刻画了不同频率和手法的针刺刺激在放电编码中具有的特征，同时为认识外部刺激是如何通过改变神经元放电起始动力学调节神经元活动的提供了理论依据。 .建立了具有影响起始动力学参数的神经元单室和两室最小模型，研究了不同形式电场作用下Hodgkin定义的三类神经元放电特性及其起始动力学机制，得到了放电起始动力学与神经元的固有特性关系，发现了神经元形态参数是影响电场效应的关键因素。首次从生物物理机制角度，分析并发现了神经元放电起始动态特性与参数之间的关系，得到了神经元放电适应性及敏感性等规律。建立了基于最小模型的不同神经元网络，得到了起始动力学对信号在不同网络中的传播和检测等编码机制的影响。闭环电生理是一个开放课题，首次利用起始动力学机制和控制理论，实现神经元、神经元网络及核团的放电规律控制，并且实现了通过改变起始动力学来影响神经元的编码机制，揭示了不同的针刺形式具有不同的神经元编码机制。