4、视网膜生理学与神经元建模：灵活动态模型解析

视网膜生理学与神经元建模：灵活动态模型解析

1. 视网膜模型概述

视网膜模型的研究对于理解视觉信息处理至关重要。目前存在多种视网膜模型，它们在结构和功能上各有特点。

1.1 不同类型的视网膜模型

• Shah 和 Levine 模型 ：该模型将各种类型的视网膜细胞定义在二维晶格上，每个细胞的状态仅由其膜电位表示。它简洁易懂，但缺乏一些生物学细节。
• Roska 及其同事的模型 ：在细胞神经网络（CNN）框架内开发哺乳动物视网膜模型。他们调整网络参数，使模型响应与兔子视网膜的响应相匹配。该模型中 ON - 和 OFF - 通路以不对称方式引入，且相比 Shah 和 Levine 模型更加详细，由于存在训练阶段，可调整以匹配生物响应。
• 包含更多离子电流相互作用细节的模型 ：Fujii 等人基于对单细胞的研究，开发了通过间隙连接连接的六边形网格上的杆状网络模型；Ishii 等人开发了由间隙连接连接的水平细胞网络模型，用于从水平细胞膜电位的响应估计其时空输入信号；Fujii 还进一步开发了由杆状细胞和水平细胞、锥状细胞和水平细胞组成的视网膜子集的计算模型。

1.2 灵活动态的视网膜功能模型

接下来重点介绍一种用于表示中央凹区域的模型，该模型使用一系列耦合微分方程描述单个细胞之间的相互作用。其优点是可以在详细的细胞水平生理学和宏观功能之间的中间水平上对细胞的个体和集体响应的精确行为进行建模，更复杂的非线性核心或处理器节点网络应能够实时准确再现静态视网膜的响应。此