大鼠条件性恐惧视觉形成过程杏仁核集群编码研究

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1、学校代码10459学号或申请号201312182174密级硕士学位论文大鼠条件性恐惧视觉形成过程杏仁核集群编码研究作者姓名：孙朝奎导师姓名：师黎教授李晓媛副教授学科门类：工学专业名称：模式识别与智能系统培养院系：电气工程学院完成时间：2016年5月关于学位论女的独创性声明，本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做岀重要贡献的个人和集体，均己在文中削月确方式标明。。本声明的法律责任由本人承担学位论文作者（签名如斟４曰期：年ｒ月引

2、曰学位论女使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可采用影巧、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论支。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍、、然为郑１１。！１大学保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者签名；ｖ曰期：年户月曰（）ｉ导ｌ賓或套Athesissubmi

3、ttedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyontheAmygdalaClusterEncodingintheFormationProcessoftheRat’sVisualConditionedFearByChaokuiSunSupervisor:Prof.LiShiAssociateProf.XiaoyuanLiPatternrecognitionandintelligentsystemSchoolofElectricalEngineeringMay，2016摘要视觉是哺乳动物获取外界信息的主要途径，至少有80%以上的感知信

4、息是通过视觉获得的，动物看到引起其恐惧或厌恶情绪的视觉目标时，会产生强烈的生理和心理应激反应，并伴随着逃避行为，它可以唤起视觉信息调节中枢，激发动物自我保护的本能。动物对外界视觉信息产生恐惧是通过先天遗传和后天习得两种方式获得的，先天的视觉恐惧是祖先通过遗传留给后代的，具有无意识的自我保护作用。然而动物在生存中面临各种各样潜在的威胁，大多数情况下动物需要在成长过程中不断地学习和积累生存经验，从而获得条件性恐惧视觉联结。杏仁核（AMG）位于颞叶内侧，属于早期进化的边缘结构，大量研究表明杏仁核在恐惧形成和表达中起到了关键作用。因此，开展杏仁核在条件性恐惧视觉形成过程中的编码研究，对于揭示

5、大脑预警机制具有重要意义。目前在杏仁核区神经元集群编码恐惧的信息研究中，尚不清楚杏仁核在条件性恐惧视觉形成过程中的锋电位（Spike）集群响应以及神经元局部场电位（LFP）信号的动态连接特性。因此，本文以清醒LongEvens大鼠为模式动物，利用巴普洛夫条件反射原理建立动物条件性恐惧视觉联结，通过动物行为学和电生理实验相结合的方法，应用多通道神经元集群放电记录技术，采集大鼠条件性恐惧视觉形成过程中杏仁核的神经元响应信号，分别采用Spike和LFP信号，研究大鼠条件性恐惧视觉形成过程中恐惧视觉信息的集群编码。本文的主要内容及成果如下：（1）开发了条件性恐惧视觉训练系统。首先，采用VB设

6、计开发了训练系统的PC机可视化软件，基于51单片机开发了系统的控制子系统，并采用USB通信协议实现两者之间的双向通信，从而实现自动化训练；其次，根据实验需求设计训练方案，并定义主动逃避率量化训练效果；最后，将开发的系统运用到实际训练中。（2）研究了恐惧形成过程中杏仁核基于Spike信号的恐惧信息编码特性。首先，设计了信号刺激的视觉刺激模式，对采集到的Spike信号进行了预处理；然后，提取大鼠恐惧视觉联结建立过程中三个阶段（训练前、训练中、训练后）的神经元集群发放率和集群熵特征，研究了恐惧视觉形成过程中杏仁核基于ISpike信号的恐惧信息编码特性；最后，采用支持向量机（SVM）构建视觉

7、信息分类模型实现视觉恐惧不同训练阶段的恐惧视觉信息编码验证。（3）研究了恐惧视觉形成过程中杏仁核LFP信号θ频带神经元集群功能连接编码特性。首先，采用小波包变换，提取了大鼠杏仁核在恐惧视觉形成过程中的LFP信号θ频带（4-8Hz）；然后，采用相位延迟指数量化恐惧视觉训练过程的不同阶段杏仁核神经元集群功能连接强度，并提取功能连接的平均路径长度、平均聚类系数和平均连接强度三个特征，研究了恐惧形成过程中杏仁核LFP响应信号θ频带的恐惧信息编码特性；最后，采用SV