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壁虎由于其独特的生理特征是生物机器人的理想模型。壁虎属于爬行类动物,有着灵敏的嗅觉。嗅觉系统是人和动物基本的、重要的感觉系统之一,嗅觉在动物的摄食、交配及社会行为等方面起着重要作用。动作电位是神经系统传递信息的主要方式之一,神经信息的相互传递和整合通常是通过若干动作电位组成的放电序列来实现。研究动物嗅觉与行为的关系和相关神经系统神经元的放电序列,对通过特定脑区神经的放电模式模拟输出实现壁虎行为的干预具有重要的研究意义。
本文研究了大壁虎嗅觉及其诱发行为的特征和大壁虎嗅球神经元放电信号的特征提取及其放电模式。发现大壁虎嗅觉在环境探究和繁殖时期发挥着重要的作用;大壁虎嗅球神经元在嗅质刺激作用下出现了多种不同的放电模式。具体内容如下:
首先,开展了大壁虎环境探究和繁殖行为实验。实验结果表明,大壁虎的刮舌运动(与嗅觉相关的一种行为)在环境探究期间随着时间的推移,刮舌运动减少;大壁虎的嗅觉在繁殖期间起着重要的导引作用。
其次,研究了神经元放电信号特征分析方法,并应用LabVIEW软件独立开发出一套神经信号特征分析及模式分析虚拟仪器(VI NSPA)。该虚拟仪器通过方便的图形化界面实现对神经元放电序列的分析、图像操作和结果存储等功能。
最后,分析了大壁虎嗅球神经元的放电模式,发现大壁虎嗅球神经元在香蕉水气味刺激作用下,出现了多种不同的放电模式,并用数学方式对各类放电模式进行了描述;同时,介绍了各类放电模式神经元在嗅球上的分布情况。