定量生物学 > 神经与认知
[提交于 2011年9月18日
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标题: 分析线虫神经网络的特性:数学建模生物系统
标题: Analysing properties of the C. Elegans neural network: mathematically modeling a biological system
摘要: 大脑是生物世界中研究最多、最复杂的系统之一。 它是所有脊椎动物和大多数无脊椎动物生命的信息中心,因此已成为当前研究的主要焦点。 虽然许多研究集中在直接研究大脑上,但我们的重点是大脑本身的结构:其核心是一个由节点(神经元)相互连接的网络。 对大脑结构方面的更好理解应该能阐明其一些功能特性。 在本文中,我们分析了线虫秀丽隐杆线虫的大脑。 由仅302个神经元组成,它是更被理解的神经网络之一。 使用该网络的279个神经元“巨大组件”的拉普拉斯矩阵,我们使用特征值计数函数来寻找类似分形的自相似性。 这种矩阵表示还用于绘制(在特征函数坐标中)神经网络的二维和三维可视化。 进一步的分析检查了系统的小世界特性,包括平均路径长度和聚类系数。 然后,我们使用图能和空间方差来测试特征函数的局域化。 为了更好地理解这些结果,所有这些计算也在随机网络、分支树和已知分形以及已经被“重新布线”以具有小世界特性的分形上进行。 这种分析是神经网络研究中的许多踏脚石之一。 虽然大脑内的许多结构和功能已经为人所知,但理解它们之间的相互作用也很重要。 对神经网络结构特性的更深入理解是这一过程中的关键一步。
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