350 руб
Журнал «Динамика сложных систем - XXI век» №2 за 2010 г.
Статья в номере:
Фазовая модуляция импульсных потоков на спинальном уровне
Ключевые слова: глубина модуляции фаза сигнала частотная модуляция амплитудная модуляция фазовая модуляция спинной мозг вызванные потенциалы
Авторы:
О.О. Шугуров - НИИ биологии, Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара. E-mail: shugu@yandex.ru
Аннотация:
Показано, что в спинном мозге (СМ) обнаружены условия функционирования фазовой модуляции, позволяющей увеличить эффективность передачи сенсорной информации в высшие отделы ЦНС. Обнаружено, что при амплитудной модуляции (АМ) величина Кмод для вызванных потенциалов спинного мозга (ВП СМ) всегда превышает (на 300 - 400 % на низких частотах, 30 - 50 % ? на средних) глубину модуляции раздражающих стимулов (СТ). Максимальная фаза для АМ была равна /2, и /4 - для ЧМ. Отмечено преобразование входных частото-модулированных потоков - в частотно-фазовые и амплитудно-модулированные, а при амплитудно-модулированных осуществляется амплитудно-фазовое перекодирование. Выявлено, что чем большая модулирующая частота АМ и ЧМ, тем меньше фаза импульсных потоков ответной реакции. Сделан вывод, что величина фазы ответов кодируется глубиной АМ- и ЧМ-модуляции - т.е. скоростью изменения амплитуды и частоты импульсных потоков.
Страницы: 29-38
Список источников
  1. Гродинз Ф. Теория регулирования и биологические системы. М.: Мир. 1966. 255 с.
  2. Заездный А.М., Окунев Ю.Б., Рахович Л.М. Фазоразностная модуляция и ее применение для передачи дискретной информации. М.: Связь. 1984. 304 с.
  3. Кирой В.Н., Сухов А.Г. Что и как «вычисляет» мозг - взгляд нейрофизиологов // Нейрокомпьютеры: Разработка, применение. 2002. № 7 - 8. С. 451-455.
  4. Клюев В.И. Частотно-временное преобразования и принципы дискретных сигналов в системах связи. М.: Радио и связь. 1990. 207 с.
  5. Корогод С.М., Костюков А.И., Марлинский В.В. Динамика изменений амплитуды N1-компонента потенциала дорсальной поверхности спинного мозга кошки при частотно-модулированной стимуляции периферических нервов // Нейрофизиология. 1982. Т.14. №2. C.201-203.
  6. Костюков А.И. Преобразование спинальными мотонейронами кошки частотно-модулированной афферентной активности // Нейрофизиология. 1982. Т.14. № 2. С.198-200.
  7. Костюков А.И. Динамические системы двигательных систем млекопитающих. Киев: ФАДА ЛТД. 2007. 199 с.
  8. Костюков А.И., Крыжановский М.В. Анализ преобразования спинальными нейронами кошки синусоидальных деполяризующих воздействий в импульсную активность // Нейрофизиология. 1982. Т.14. № 1. С. 35 - 42.
  9. Кэтермоул К.В. Принципы импульсно-кодовой модуляции. М.: Связь. 1974. 408 с.
  10. Тальнов А.Н., Костюков А.И. Гистерезисные свойства движений в локтевом суставе у ненаркотизированных кошек при различных способах активации мышц-антагонистов // Нейрофизиология. 1992. Т. 24. № 3. С.322-330.
  11. Шугуров О.А., Шугуров О.О. Применение персональной ЭВМ IBM PC для прямого управления частотными режимами работы стимулирующей аппаратуры // Сб. науч. тр. «Регуляция в живых системах». Днепропетровск: ДГУ. 1998. С. 157 - 159.
  12. Шугуров О.А., Шугуров О.О. Вызванные потенциалы спинного мозга. Днепропетровск: Наука і освіта. 2006. 319 с.
  13. Шугуров О.A., Шугуров О.O., Ефанова С.Г.Исследование влияния ритмической стимуляции периферических нервов на эффективность обработки потоков импульсов // В сб.: Биол. и тех. системы регулирования. Днепропетровск: ДГУ. 1995. С.118 - 126.
  14. Шугуров О.О. Регулирующая роль пресинаптического торможения в формировании потоков импульсов при амплитудно-модулированных раздражениях кожного нерва // Биол. и техн. сист. упр. (Межвуз. сб. науч. тр.). - Днепропетровск, ДГУ. 1986. С.12-17.
  15. Шугуров О.О. Процессы стабилизации спинномозговых потенциалов при частотной модуляции входных стимулов // Вiсник Днiпропетровського ун-та. (Сер. Бiологiя. Екологiя). 2000. Вип. 8. Т. 1. С.70-75.
  16. Ahissar E. Temporal-code to rate-code conversion by neuronal phase-locked loops // Neural Computation. 1998. V.10. P. 597-650.
  17. Brezina V., Weiss K.R. The neuromuscular transform constrains the production of functional rhythmic behaviors // J. Neurophysiol. 2000. V. 83. N. 1. P.232-259.
  18. Collins W.F., Davis B.M., Mendell L.M. Modulation of EPSP amplitude during high frequency stimulation depends on the correlation between potentiation, depression and facilitation // Brain. Res. 1988. V.442. N. 1. P.161 - 165.
  19. Cuddon P.A., Delauche A.J., Hutchison J.M. Assessment of dorsal nerve root and spinal cord dorsal horn function in clinically normal dogs by determination of cord dorsum potentials // Am. J. Vet. Res. 1999. V.60. N. 2. P. 222 - 226.
  20. Gossard J-P., Cabelguen J-M., Rossignol S.Phase-dependent modulation of primary afferent depolarization in single cutaneous primary afferents evoked by peripheral stimulation during fictive locomotion in the cat // Brain Res. 1990. V.537. P.14-23.
  21. Lamore P.T.T., Muijser H., Keemink C.T. Envelope detection of amplitude - modulated highfrequency sinusoidal signals by skin mechanoreceptors // J. Acoust. Soc. Amer. 1986. V.79. N. 4. P.1082 - 1085.
  22. Leblond H., Ménard A., Gossard J-P. Modulation of dorsal root potentials evoked by supraspinal stimulation during fictive locomotion in the cat // Soc. Neurosci. Abstr. 1999. V.25. P.111.
  23. Manjarrez E., Rojas-Piloni J.G., Jimenez I., Rudomin P.Modulation of synaptic transmission from segmental afferents by spontaneous activity of dorsal horn spinal neurones in the cat // J. Physiol. 2000. V. 529. N. 2. P.445-460.
  24. Menard A., Leblond H., Gossard J.-P. The modulation of presynaptic inhibition in single muscle primary afferents during fictive locomotion in the cat // J. Neuroscience. 1999. V.19. N.1. P. 391 - 400.
  25. Menard A., Leblond H., Gossard J.P. Sensory integration in presynaptic inhibitory pathways during fictive locomotion in the cat // J.Neurophysiol. 2002. V.88. N. 1. Р.163-171.
  26. Murthy V.N., Schikorski T., Stevens C.F., Zhu Y.Inactivity produces increases in neurotransmitter release and synapse size // Neuron. 2001. V.32. № 4. P. 673-682.
  27. Rojas-Piloni J.G., Manjarrez E., Jimenez I., Rudomin P. Modulation of monosynaptic reflexes by spontaneous synchronized activity of spinal dorsal horn neurons // Society for Neuroscience Abstracts. 1999. V.562. P.9.
  28. Salinas E., Thier P. Gain modulation: a major computational principle of the central nervous system // Neuron. 2000. V.27. P.15 - 21.
  29. Steinmetz P.N., Manwani A., Koch C. Variability and coding efficiency of noisy neural spike encoders // Biosystems. 2001. V.62. N. 1 - 3. P.87-97.
  30. Wall P. D., Lidierth M. Five sources of a dorsal root potential: their interactions and origins in the superficial dorsal horn // J.Neurophysiol. 1997. V.78. N. 2. P.860-871.