[发明专利]基于FPGA的神经元离子通道动态特性实验平台

摘要

本发明提供一种基于FPGA的神经元离子通道动态特性实验平台，该实验平台以FPGA为下位机，配助以C++编写的人机操作界面进行离子通道动态特性相关波形的显示及参数设定。其中FPGA用于对离子通道模型的仿真实现，上位机通过人机操作界面进行参数设定，进而分析神经元离子通道的动态特性。本发明的效果是运用基于高速运算的FPGA神经元仿真实验平台，实现了生物神经元的无动物仿真实验，并且通过上位机的人机操作界面对神经元的膜电位、膜面积等参数进行设定，可以分析不同情况下神经元的放电特性，进而分析离子通道的动态特性。

主权项

1.一种基于FPGA的神经元离子通道动态特性实验平台，该实验平台包括有：上位机(1)、FPGA开发板(2)、神经元或模型(4)，其特征是：所述FPGA开发板(2)包括有USB接口模块(3)、FPGA芯片I(5)、GPIO模块I(6)、GPIO模块II(8),上位机(1)具有人机操作界面(7)；在FPGA芯片I(5)中建立离子通道模型，通过DSP Builder设计离子通道模型，并采用结构性语言描述，由QUARTUS II编译下载得到；人机操作界面(7)其一方面通过USB连接线与FPGA开发板(2)上的USB接口模块(3)相连，进而通过I/O端口与FPGA芯片I(5)进行通讯，另一方面直接与神经元或模型(4)相连进行实时数据交换，在人机操作界面(7)设定神经元或模型(4)的膜电压、膜面积参数，以调整所述离子通道状态转换概率，所述的离子通道状态转换概率是通过FPGA开发板(2)上存储器RAM预先存储，并通过寻址调用的方式实现的，离子通道状态转换概率的变化会导致离子电导及通道数目的变化，由离子通道数目的变化便能够得到钾离子、钠离子各自的电导曲线，通过传输到人机操作界面中(7)中的离子通道状态转换概率数据，能够显示离子通道状态转换概率的变化情况，离子通道状态转换概率体现了离子通道的随机动态特性。