[发明专利]一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法

权利要求书

1.一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对信鸽神经元集群进行稀疏噪声刺激，得到具有明显感受野空间位置的神经元；然后，对神经元进行黑白亮度刺激，即ON/OFF刺激，得到对亮度具有明显响应的ON-OFF神经元；

步骤2：对ON-OFF神经元进行光栅刺激实验，再利用信息论对神经元响应进行分析，神经元采用延时编码方式对空间结构信息进行了编码的初步结论；

步骤3：对具有明显感受野空间位置的神经元进行字符重建实验，根据重建结果得出神经元采用延时编码方式对空间结构信息进行快速表征的确定结论；

所述步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1：对具有明显感受野空间位置的神经元进行5次字符刺激实验，记录神经元在5次实验后的神经元响应，所述神经元响应为First-Spike延时和spike数量进行表征的字符刺激响应；

步骤3.2：求取神经元响应中的First-Spike延时和spike数量的平均值，再进行字符重建实验，并记录实验结果；

步骤3.3：记录步骤1每次实验后神经元响应的First-Spike延时，对First-Spike延时进行5次字符重建实验，并记录实验结果；

步骤3.4：根据步骤3.2的和步骤3.3的实验结果，得出神经元采用延时编码方式对空间结构信息进行快速表征的确定结论

步骤4：基于步骤3的确定结论，构建4个模型框架，并求取4个模型的激活曲线；

所述步骤4的具体步骤如下：

步骤4.1：构建一个RGC到OT回路的基本框架结构，所述基本框架结构为具有多个并行线性滤波器的线性-非线性(LN)模型；

步骤4.2：在基本框架下，根据ON滤波器和OFF滤波器的输出整合方式构建4个多维LN模型，分别为模型1、模型2、模型3和模型4；

步骤4.3：求取4个模型的激活曲线；

步骤5：获取模型中ON滤波器和OFF滤波器，对4个模型进行验证，再结合激活曲线评估各模型的性能，得出视网膜能够利用神经元集群的第一个动作电位(First-Spike)延时对空间信息进行快速编码的结论。

2.根据权利要求1所述的一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，其特征在于，所述步骤1中的ON-OFF神经元为在ON刺激下响应的发放率和OFF刺激下响应的发放率均超过0.5的神经元。

3.根据权利要求1所述的一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：

步骤2.1：对ON-OFF神经元进行一次光栅刺激实验，所述光栅刺激实验采用8种具有不同空间模式的光栅，然后，记录多个ON-OFF神经元在光栅刺激后的神经元响应；

步骤2.2：进行多次光栅刺激实验，记录多次实验的神经元响应，并进行分析，得出神经元响应中包含刺激信息的结论；

步骤2.3：利用信息论的方法对步骤2.2的结论进行验证，并估计神经元响应中的所携带刺激的信息量；

步骤2.4：根据步骤2.3估计神经元响应中的所携带刺激的信息量，得出神经元采用延时编码方式对空间结构信息进行快速表征的初步结论。

4.根据权利要求3所述的一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，其特征在于，所述步骤2.3的具体步骤如下：

步骤2.3.1：使用直接法计算刺激s的概率P(s)，即刺激概率P(s)，所述刺激概率P(s)的直接估计值为：

其中，N(s)是某个光栅模式出现的次数，N_{total_trial}是所有光栅模式出现的次数；

步骤2.3.2：利用直接法计算任意刺激s下所有实验的神经元响应R的概率P(R)，即响应概率P(R)，所述响应概率P(R)的直接估计值为：

其中，N(R)是神经元响应R出现的次数；

步骤2.3.3：利用直接法计算在给定刺激s的条件下神经元响应R的概率P(R|s)，它的直接估计值为：

步骤2.3.4：将步骤2.3.1、2.3.2和2.3.3得出的和带入信息计算公式：

得到神经元响应中携带刺激信息的估计值：