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神经元模型与听觉信息处理
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作者：孙立宁
出版社：科学出版社出版时间：2024-06-01
开本： B5 页数： 310
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神经元模型与听觉信息处理 版权信息

神经元模型与听觉信息处理 内容简介

无论是运动神经系统，还是脑神经系统，神经元都是其基本单元，信息都是在神经元上产生并先在其自身的不同位置间相互扩散后，才向外扩散、传播的，因此，生物智能的基础和核心是神经元信息产生、发展、扩散以及信息处理问题，这使得研究神经元信息产生、发展、扩散的时空动态过程以及结合该过程的信息处理变得十分必要，也是建立新的智能理论和方法的基础与核心。本书基于作者主持的国家技术发明奖“纳米级精密定位及微操作机器人关键技术”、国家自然科学基金重点项目“基于SEM的纳米器件制造中多机器人操作机理与自主协调控制研究”等一系列项目成果，重点介绍了神经元模型与听觉信息处理的相关理论和技术。全书共10章，分为两部分，**部分神经元模型，包括：第1章神经元离子通道中的门粒子动力学模型；第2章基于光学点扩散函数的离子通道等效模型；第3章钠、钾离子通道物理等效模型；第4章基于钠、钾离子通道等效模型的神经元膜电势时空动态模型；第5章神经元膜电势增量振荡特性；第6章神经元膜电势时空动态模型的应用。第二部分为听觉处理，包括第7章基于振动理论和听觉机理的耳蜗感知模型；第8章基于振动理论的神经元滤波模型；第9章基于耳蜗感知和神经元滤波的听觉信息处理方法；第10章基于CP-NF方法的听觉信息处理实验。

神经元模型与听觉信息处理 目录

目录序前言第1章 绪论11.1 神经元结构与工作机制21.1.1 神经元的工作机制41.1.2 神经元模型分类51.2 听觉信息处理171.2.1 外周听觉系统结构171.2.2 听觉学说与耳蜗模型191.2.3 听觉滤波器241.2.4 神经元滤波27**部分 神经元模型第2章 神经元离子通道中的门粒子动力学模型312.1 膜电势产生机理简介312.2 随机振动系统与生物门粒子系统的物理等价性332.3 基于随机振动系统的门粒子动力学模型352.4 仿真实验372.4.1 模型的参数选择372.4.2 仿真实验结果382.4.3 仿真实验结果分析412.5 基于膜电势正反馈的门粒子动力学模型的修正方法422.5.1 修正方法422.5.2 仿真实验结果462.5.3 仿真实验结果分析52第3章 基于光学点扩散函数的离子通道物理等效模型533.1 离子通道结构与分类以及离子渗透机理533.1.1 离子通道结构533.1.2 离子通道分类543.1.3 离子渗透机理543.2 光学设备记录方法研究膜电势时空（多维）动态过程543.3 基于光学的离子通道物理等效模型583.3.1 离子通道的两个假设583.3.2 离子通道物理等效模型613.3.3 两个容易混淆的概念623.4 离子通道等效透镜的点扩散函数的建立623.5 光学响应指数ξ的计算方法633.6 离子通道物理等效模型的参数选择与计算方法643.6.1 离子通道等效透镜的直径D0和焦距力的计算方法643.6.2 平行光源Op的波长λ的选择663.6.3 平行光源Op所产生的脉冲强度It的计算方法663.7 仿真实验673.7.1 仿真实验结果673.7.2 仿真实验结果分析75第4章 钠、钾离子通道物理等效模型764.1 单个钠离子通道物理等效模型764.1.1 单个钠离子通道物理等效模型主要参数764.1.2 平均膜电势增量对比834.2 光学线性叠加原理844.3 多钠离子通道物理等效模型与仿真分析854.3.1 多钠离子通道物理等效模型854.3.2 仿真与结果分析874.4 单个钾离子通道物理等效模型904.4.1 单个钾离子通道物理等效模型主要参数904.4.2 平均膜电势增量对比994.5 多钾离子通道物理等效模型与仿真分析1014.5.1 无相互作用的多钾离子通道物理等效模型1014.5.2 相互作用的多钾离子通道物理等效模型1054.5.3 两种形式的多钾离子通道物理等效模型的仿真结果分析108第5章 基于钠、钾离子通道物理等效模型的神经元膜电势时空动态模型1105.1 基于多钠、钾离子通道物理等效模型的神经元时空动态模型1115.1.1 建立神经元膜电势时空动态模型1115.1.2 开放钠、钾离子通道产生的电势增量扩散距离1145.2 对比实验1165.2.1 去极化空间分布对比1165.2.2 空间总和作用对比1185.2.3 膜电势产生、发展与消亡的时空动态过程对比1195.2.4 时间总和对比1225.3 平均膜电势增量对比实验1255.3.1 平均膜电势增量计算方法1255.3.2 对比与结果分析1255.4 不同刺激电势下的膜电势时空动态过程仿真1315.5 局部膜电位的时空动态过程仿真134第6章 神经元膜电势增量振荡特性1376.1 神经元膜电势振荡1376.2 基于离子通道物理等效模型的神经元膜电势增量振荡模型1396.2.1 离子通道物理等效模型的振荡1396.2.2 建立神经元细胞膜上平均电势增量的振荡模型1406.3 振荡模型的特性1416.3.1 平衡点稳定性1426.3.2 周期解的存在性1446.3.3 近似周期解1476.3.4 张弛振荡1516.3.5 混沌1536.4 实验验证1556.4.1 实验参数选择1566.4.2 单个脉冲振荡对比1576.4.3 周期振荡对比158第7章 神经元膜电势时空动态模型的应用1607.1 神经元膜电势时空动态扩散过程模拟1607.2 基于神经元膜电势增量振荡模型的信号滤波算法1727.2.1 建立神经元滤波算法1727.2.2 生命体征信号滤波1787.2.3 加速度计、陀螺仪信号滤波1827.2.4 实验结果分析184第二部分 听觉信息处理第8章 神经元信息传递与滤波处理模型及其特性1878.1 振动理论与神经元信息处理1878.2 神经元信息传递与滤波处理模型1908.2.1 突触滤波机理与神经元滤波分析1908.2.2 模型构建1928.2.3 模型参数分析1978.3 模型特性1988.3.1 信息传递特性1988.3.2 系统响应特性2018.3.3 客观性能评价2028.3.4 实时性206第9章 基于耳蜗感知和神经元滤波的听觉信息处理方法2099.1 听觉与耳蜗感知机理2099.1.1 听觉机理2099.1.2 耳蜗感知机理2099.1.3 听神经频率保持机理2119.2 耳蜗感知模型2129.2.1 耳蜗感知模型建立2129.2.2 基底膜等效振动系统2149.2.3 耳蜗微观力学特性2159.2.4 耳蜗感知模型数学描述2189.3 CP-NF听觉信息处理方法2199.3.1 研究目标2199.3.2 耳蜗感知信息与神经元滤波响应的相关性条件2219.3.3 CP-NF方法数学描述223第10章 CP-NF听觉信息处理方法特性22510.1 CP-NF听觉信息处理方法参数22510.1.1 稳定参数条件22510.1.2 基于基底膜频域响应*线非对称性的参数选择22610.1.3 基于基底膜频率分析特性的参数22910.1.4 基于基底膜频域响应误差修正的参数预处理23210.1.5 参数确定流程23510.2 听觉响应一致性23610.2.1 非线性放大特性23710.2.2 频域响应特性23910.2.3 时域响应特性24110.3 性能评估24310.3.1 听觉响应一致性比较24310.3.2 实现复杂度比较245第11章 CP-NF听觉信息处理方法的应用24711.1 声音激励响应24711.1.1 纯音激励24811.1.2 复合音激励24911.2 CP-NF听觉滤波器组25111.2.1 CP-NF听觉滤波器组构建25111.2.2 CP-NF听觉滤波器组特性25211.2.3 不同听觉滤波器组对比25411.3 语音响应25711.3.1 基音25811.3.2 语谱图25911.3.3 共振峰提取26011.4 声音增强26111.4.1 低信噪比环境下的声音增强实验26111.4.2 不同噪声环境下的语音增强265参考文献274附录A Fn的详细计算过程289附录B 对式（7-23）和式（7-24）所描述的重要特性的数学归纳法证明292
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