[发明专利]一种老鼠海马结构在环境认知过程中作用的分析方法

摘要

本发明涉及一种老鼠海马结构在环境认知过程中作用的分析方法，属于仿生学技术领域；通过数学方法建立老鼠海马结构的数学模型来模拟老鼠对未知环境的认知过程；建立的模型实现了海马结构中四种认知细胞的生物学功能；本发明系统的考虑了海马结构中起环境认知作用的四种细胞，当老鼠再次进入该环境时，根据位置细胞和边界细胞的激活即可判断出老鼠的当前位置和环境的边界；本发明的方法可应用到机器人导航、医学治疗、心理学等诸多领域。

主权项

1.一种老鼠海马结构在环境认知中作用的分析方法，其特征在于：该分析方法包括如下步骤，S1构建一个虚拟老鼠探索室内二维空间环境，形成空间轨迹，其中，老鼠在时刻t的运动速度为v_t；老鼠在时刻t的头朝向为θ_t；则老鼠在t+1时刻的位置为x(t+1)＝x(t)+v_t·dt·cosθ_ty(t+1)＝y(t)+v_t·dt·sinθ_t其中，(x(t+1),y(t+1))为老鼠在t+1时刻的位置；(x(t),y(t))为老鼠当前时刻t的位置；v_t为老鼠在当前时刻t的运动速度；dt为时间间隔；θ_t为老鼠在当前时刻t的头朝向；S2从S1中获取老鼠的位置信息，并构建网格细胞激活域；网格细胞激活域是由三个二维空间中的余弦光栅交叠而成；老鼠在(x,y)位置的网格细胞的激活率为Agc(x,y)=cos(k→1·r→)+cos(k→2·r→)+cos(k→3·r→)3]]>其中，A_gc(x,y)为老鼠在位置(x,y)时网格细胞的激活率，为三个二维空间中余弦光栅的波矢量；为老鼠的当前位置；S3选择N个空间相位相同的网格细胞，线性组合构建位置细胞激活域；位置细胞与网格细胞不同，位于海马区内，是一组连续地进行放电的神经元，当老鼠位于(x,y)位置时，位置细胞的激活率为Apc(x,y)=Σn=1NWnAgcn(x,y)]]>其中，A_pc(x,y)为老鼠在位置(x,y)时位置细胞的激活率；n＝1,2,3...N；N表示一条所述空间位置认知信息通路上的网格细胞个数；(x,y)表示老鼠所在位置；W_n表示位置细胞与第n个网格细胞相连接时的权重，其初始状态为单位矩阵；为第n个网格细胞在位置(x,y)的激活率；S4从S1中获取老鼠当前的位置信息，并构建边界细胞激活域模型；在边界上存在N个吸引子，所述N≥2，老鼠处于位置(x,y)时边界细胞的激活域为ABC(x,y)=Σi=1N(exp(-(x-X(i))2/d2)·exp(-y2/d2))]]>其中，A_BC(x,y)为老鼠在位置(x,y)时边界细胞的激活率，i＝1,2,3...N，N为边界上吸引子的个数；(x,y)为老鼠的当前位置；X(i)表示第i个吸引子的位置，d表示边界细胞激活域的宽度，改变吸引子的位置即可得到各个边界的激活域；S5基于S3和S4位置细胞和边界细胞的激活域，将空间环境分为N×N的区域，每个小区域对应于一个位置细胞激活域，当老鼠再次进入该环境时，根据位置细胞的激活，即可知老鼠当前时刻所处位置，根据边界细胞的激活域即可知环境的边界位置。