大鼠條件性恐懼視覺形成過程杏仁核集群編碼研究

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1、學(xué)校代碼10459學(xué)號或申請?zhí)?01312182174密級碩士學(xué)位論文大鼠條件性恐懼視覺形成過程杏仁核集群編碼研究作者姓名：孫朝奎導(dǎo)師姓名：師黎教授李曉媛副教授學(xué)科門類：工學(xué)專業(yè)名稱：模式識別與智能系統(tǒng)培養(yǎng)院系：電氣工程學(xué)院完成時間：2016年5月關(guān)于學(xué)位論女的獨創(chuàng)性聲明，本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研巧所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究做岀重要貢獻的個人和集體，均己在文中削月確方式標明。。本聲明的法律責任由本人承擔學(xué)位論文作者（簽名如斟４曰期：年ｒ月引

2、曰學(xué)位論女使用授權(quán)聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬鄭州大學(xué)。根據(jù)鄭州大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留或向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)鄭州大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可采用影巧、縮印或者其他復(fù)制手段保存論文和匯編本學(xué)位論支。本人離校后發(fā)表、使用學(xué)位論文或與該學(xué)位論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時一，第署名單位仍、、然為鄭１１。?。贝髮W(xué)保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。學(xué)位論文作者簽名；ｖ曰期：年戶月曰（）ｉ導(dǎo)ｌ賓或套Athesissubmi

3、ttedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyontheAmygdalaClusterEncodingintheFormationProcessoftheRat’sVisualConditionedFearByChaokuiSunSupervisor:Prof.LiShiAssociateProf.XiaoyuanLiPatternrecognitionandintelligentsystemSchoolofElectricalEngineeringMay，2016摘要視覺是哺乳動物獲取外界信息的主要途徑，至少有80%以上的感知信

4、息是通過視覺獲得的，動物看到引起其恐懼或厭惡情緒的視覺目標時，會產(chǎn)生強烈的生理和心理應(yīng)激反應(yīng)，并伴隨著逃避行為，它可以喚起視覺信息調(diào)節(jié)中樞，激發(fā)動物自我保護的本能。動物對外界視覺信息產(chǎn)生恐懼是通過先天遺傳和后天習(xí)得兩種方式獲得的，先天的視覺恐懼是祖先通過遺傳留給后代的，具有無意識的自我保護作用。然而動物在生存中面臨各種各樣潛在的威脅，大多數(shù)情況下動物需要在成長過程中不斷地學(xué)習(xí)和積累生存經(jīng)驗，從而獲得條件性恐懼視覺聯(lián)結(jié)。杏仁核（AMG）位于顳葉內(nèi)側(cè)，屬于早期進化的邊緣結(jié)構(gòu)，大量研究表明杏仁核在恐懼形成和表達中起到了關(guān)鍵作用。因此，開展杏仁核在條件性恐懼視覺形成過程中的編碼研究，對于揭示

5、大腦預(yù)警機制具有重要意義。目前在杏仁核區(qū)神經(jīng)元集群編碼恐懼的信息研究中，尚不清楚杏仁核在條件性恐懼視覺形成過程中的鋒電位（Spike）集群響應(yīng)以及神經(jīng)元局部場電位（LFP）信號的動態(tài)連接特性。因此，本文以清醒LongEvens大鼠為模式動物，利用巴普洛夫條件反射原理建立動物條件性恐懼視覺聯(lián)結(jié)，通過動物行為學(xué)和電生理實驗相結(jié)合的方法，應(yīng)用多通道神經(jīng)元集群放電記錄技術(shù)，采集大鼠條件性恐懼視覺形成過程中杏仁核的神經(jīng)元響應(yīng)信號，分別采用Spike和LFP信號，研究大鼠條件性恐懼視覺形成過程中恐懼視覺信息的集群編碼。本文的主要內(nèi)容及成果如下：（1）開發(fā)了條件性恐懼視覺訓(xùn)練系統(tǒng)。首先，采用VB設(shè)

6、計開發(fā)了訓(xùn)練系統(tǒng)的PC機可視化軟件，基于51單片機開發(fā)了系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)，并采用USB通信協(xié)議實現(xiàn)兩者之間的雙向通信，從而實現(xiàn)自動化訓(xùn)練；其次，根據(jù)實驗需求設(shè)計訓(xùn)練方案，并定義主動逃避率量化訓(xùn)練效果；最后，將開發(fā)的系統(tǒng)運用到實際訓(xùn)練中。（2）研究了恐懼形成過程中杏仁核基于Spike信號的恐懼信息編碼特性。首先，設(shè)計了信號刺激的視覺刺激模式，對采集到的Spike信號進行了預(yù)處理；然后，提取大鼠恐懼視覺聯(lián)結(jié)建立過程中三個階段（訓(xùn)練前、訓(xùn)練中、訓(xùn)練后）的神經(jīng)元集群發(fā)放率和集群熵特征，研究了恐懼視覺形成過程中杏仁核基于ISpike信號的恐懼信息編碼特性；最后，采用支持向量機（SVM）構(gòu)建視覺

7、信息分類模型實現(xiàn)視覺恐懼不同訓(xùn)練階段的恐懼視覺信息編碼驗證。（3）研究了恐懼視覺形成過程中杏仁核LFP信號θ頻帶神經(jīng)元集群功能連接編碼特性。首先，采用小波包變換，提取了大鼠杏仁核在恐懼視覺形成過程中的LFP信號θ頻帶（4-8Hz）；然后，采用相位延遲指數(shù)量化恐懼視覺訓(xùn)練過程的不同階段杏仁核神經(jīng)元集群功能連接強度，并提取功能連接的平均路徑長度、平均聚類系數(shù)和平均連接強度三個特征，研究了恐懼形成過程中杏仁核LFP響應(yīng)信號θ頻帶的恐懼信息編碼特性；最后，采用SV