[发明专利]一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法

说明书

本发明公开了一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，属于生物医学领域，包括步骤1：对信鸽神经元集群进行稀疏噪声刺激和黑白亮度刺激，得到对亮度具有明显响应的ON‑OFF神经元；步骤2：对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；步骤3：对神经元进行字符重建实验，得出确定结论；步骤4：构建4个模型框架，并求取激活曲线；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，本发明解决了现有技术对鸟类OT区编码机制的研究不到位，信息处理机制了解不清楚的问题。

技术领域

本发明属于生物医学领域，涉及一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法。

背景技术

在动物的视觉系统中，视觉信息在神经通路中往往是通过神经电信号来进行传输，而在神经电信号中，高频峰电位信号是其中非常重要的一种，携带着神经元活动的关键信息。

鸟类具有发达的视觉系统，视顶盖(the Optic Tecturn，OT)是鸟类视觉信息处理过程中一个非常重要的神经核团，是视网膜神经节细胞(Retinal Ganglion Cell，RGC)轴突终止的主要目标区，对视觉信息具有某种程度的整合作用。研究证明OT的神经元接受RGC的输入，但是，从RGC到OT的通路的信息处理机制仍然是不清楚的。因此，对OT区信息编码机制的研究能够揭示其信息处理过程，对于我们理解鸟类视觉系统的工作机制具有重要意义。

对于神经元如何进行信息编码，一直以来存在两种观点：“发放率编码”和“时间编码”。“发放率编码”认为神经元仅仅通过编码时间窗内的spike的发放数量进行信息编码。而“时间编码”则认为神经元响应的时间结构传递了额外的信息，而这是spike数量所不能提供的。作为一种特殊形式的时间编码方式，延时编码也是一种较为普遍的编码方式，它是指利用响应时间相对于刺激开始时间的相对时间来编码信息。

由于信鸽的视觉系统很发达，是研究视觉系统结构和功能特性的理想材料。目前对于信鸽OT区编码机制的研究不多，相关的信息处理机制仍然不清楚，且定量的信息编码模型还处于起步阶段，因此，本发明以信鸽为实验对象，提出了一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，解决了现有技术对鸟类OT区编码机制的研究不到位，信息处理机制了解不清楚的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种研究信鸽RGC到OT的信息处理机制的方法，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，根据分析结果，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；

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；

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。

进一步地，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。

进一步地，所述步骤2的具体步骤如下：