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前言 1

第1章 计算神经科学和神经计算科学 1

1.1 计算神经科学的自然观和方法论 3

1.2 计算神经科学的计算观 5

1.3 计算神经科学的层次观 8

1.4 计算神经科学的模型与实验 11

1.5 脑的计算模型能带我们走多远 13

1.6 从阴影到形状--计算神经科学一个研究范例 14

12.1 蝇视觉飞行控制的两个子系统的不同时空特性 18

2.1 McCulloch-Pitts形式神经元模型(McCulloch-Pitts model) 21

第2章 单个神经元的计算模型 21

2.2 Rosenblatt感知机神经元模型 22

2.3 Hopfield神经元模型 22

2.4 多项式神经元模型(Polynomial neurons model) 23

2.5 整合后发放模型 24

2.6 改进的单-点模型 25

2.7 电缆和房室模型 26

第3章 离子通道和神经元放电模式 29

3.1 离子电导性的复杂性和放电模式的多样性 29

3.2 离子通道的复杂开关行为近似于Markov过程 30

3.3 扩展的H-H方程 32

3.4 离子电导性的5个家族 37

3.5 离子通道性与学习记忆的细胞机制的关系 41

第4章 树突和树突棘的计算 45

4.1 树突及其突触的功能 46

4.2 树突的电缆方程和房室模型 47

4.3 被动树突和可兴奋性树突 49

4.4 Cajal的“动态极化”原则 52

4.6 树突棘的计算(dendritic spines computing)功能 53

4.5 树突计算(dendritic computing)功能 53

第5章 突触动力学和突触编码 57

5.1 突触电流的模型 57

5.2 离子通道的Markov动力学描述 59

5.3 配位门控通道的动力学 61

5.4 第二信使门控通道动力学模型 63

5.5 突触对脉冲序列的定时、间隔和模式的编码 65

第6章 轴突模型和轴突上的混沌 69

6.1 轴突动作电位的产生 71

6.2 在轴突上的混沌活性和走向混沌的途径 76

6.3 神经方程中的混沌和混沌神经网络 77

6.4 神经系统中存在混沌的可能性 78

第7章 NMDA受体动力学(NMDA receptors dynamics)与突触可塑性 81

7.1 NMDA受体--致性检测的理想分子器件 81

7.2 NMDA受体的动力学模型 83

7.3 神经元模型中的NMDA受体 85

7.4 NMDA受体参与突触时空整合(synaptic inetgration) 88

7.5 NMDA受体参与神经回路振荡 89

第8章 Hebb的突触修饰的理论假设和实验证明 91

8.1 Hebb突触修饰的理论假设 92

8.2 Hebb学习律的扩展 94

8.3 Hebb突触的神经生物学实验证明 97

8.4 非对称临界时窗与突触后Ca2+的时空模式 105

8.5 时间信息转换及存储到突触修饰的空间分布模式 106

第9章 视觉各级感受野和功能柱结构的自组织生成 111

9.1 Linsker网络层状前馈自组织网络 111

9.2 功能柱结构自组织生成的三原则 118

9.3 视觉感受野的动态特性 120

第10章 脑的知觉自组织和同步振荡假设 123

10.1 视知觉组织--初级视觉和高级视觉(early vision and high-level vision)之间的桥梁 123

10.2 知觉组织的格式塔原理(gestalt principles of perceptual grouping)和功能突现 125

10.3 知觉组织操作需要一种绑定机制 126

10.4 神经活动同步化可能是一种选择性绑定机制 127

10.5 Singer对神经活动同步化的11条理论预测 128

10.6 脑内神经活动同步化的实验观察 129

10.7 放电活动的同步化与刺激模式结构的关系 132

10.8 同步化连接的发育(devlepment of synchronizlng connections)是依赖经验的 134

10.9 感知紊乱(perceptual disturbances)与同步化缺陷 135

10.10 同步化有助于时空模式的选择性编码和解码 136

10.11 同步振荡活性的起源及其本质 138

第11章 “放电定时-时延网络”的神经计算 143

11.1 单个“祖母细胞”与模式信息编码和解码 144

11.2 时间--编码-解码与模式识别 146

11.3 神经表象的定时-时延计算的实验证明 150

第12章 视觉图形-背景的相对运动分辨 167

12.2 不同时空模式独立激活飞行控制的子系统 170

12.3 蝇视觉图形-背景分辨系统的算法描述和计算仿真 171

12.4 基于选择性同步的图形-背景分隔网络 175

12.5 图形-背景分隔的多模块模型、算法和仿真 179

12.6 EMD运动检测器抽提局域时空信息 180

12.7 振荡神经网络实现选择性同步绑定 182

12.8 相位振荡网络执行视觉输入的选择性识别 185

第13章 视觉选择性注意的突现机制 191

13.1 “聚光灯”隐喻和竞争过程中的突现特性 192

13.2 视觉选择性注意的相振荡子模型 193

13.3 周边振荡子同步表示注意状态 195

13.4 网络中选择性注意的突现 199

13.5 神经元放电时空模式与视觉选择性注意的关系 201

13.6 神经元突变损害选择性注意的机制 208

第14章 脑的复杂性探索 213

14.1 从线性思维到非线性思维的转变 213

14.2 脑的复杂性及脑功能的整体性 215

14.3 脑的动力学及混沌的边缘 219

14.4 自组织临界状态和创造性思维过程 223

14.5 脑的复杂性和意识的脑机制 229

14.6 意识流与“动态核心”假设 233

参考文献 235

索引 269