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视觉是鸟类感知外界信息的主要途径，视顶盖（the Optic Tectum，OT）作为鸟类视觉系统中的重要神经核团，已成为研究和解析鸟类视觉信息处理机制的关键。因此利用视顶盖神经元的响应信号对视觉刺激信息进行解码研究，有助于加深人们对脑视觉信息处理机制的理解。
本文以鸽为实验动物，利用多通道微电极阵列采集了视顶盖神经元响应信号，提取了动作电位（Spike）信号的发放率和发放时间间隔特征，构建了线性逆滤波器和卷积神经网络两种重建模型，优化重建参数对图像刺激进行了重建，利用信息论和互相关分析方法对神经编码的信息量和相关编码进行了分析，并对重建结果进行评估。本文主要完成的工作以及研究结果如下：
（1）测定神经元感受野并采集图像刺激下的神经元响应信号
在鸽视顶盖区浅中层植入多通道微电极阵列，分别设计棋盘格实验刺激和图像刺激作为视觉刺激范式。利用棋盘格实验刺激测定了神经元感受野的位置，并采集与图像视觉刺激相关的神经元响应信号。
（2）提取神经元动作电位信号的特征和构建图像重建模型
基于实验部分采集的视顶盖区神经元响应信号，提取Spike发放率和发放时间间隔特征，获取了基于视顶盖区神经元Spike发放率和发放时间间隔特征的图像重建数据集，并将图像重建数据集分别与线性逆滤波器和卷积神经网络结合构建了图像重建模型。
（3）对图像重建结果进行分析和评估
利用视顶盖区神经元Spike发放率和发放时间间隔特征结合重建模型对图像进行重建，并对重建结果进行分析和评估。首先，以归一化互相关系数为评估标准对重建参数进行优化和选取，基于测定的神经元感受野和图像重建的互相关系数对神经元的有效通道及通道数目进行选取，对不同时间窗口长度下的重建结果进行分析，结果表明Spike发放率和发放时间间隔特征在较短的时间窗口长度内包含了较多的刺激信息；其次，利用信息论和神经元放电序列的互相关分析方法对神经编码的信息量以及相关编码进行了分析，结果表明神经元之间的协同作用和发放率特征传递了更多的信息；最后，采用归一化互相关系数对图像重建结果进行量化评估，对于Spike发放率特征：使用线性逆滤波器和卷积神经网络重建模型得到的重建图像与实际刺激图像的互相关系数分别为0.9107±0.0219和0.9271±0.0176；对于Spike发放时间间隔特征：使用线性逆滤波器和卷积神经网络重建模型得到的重建图像与实际刺激图像的互相关系数分别为0.8354±0.0238和0.8466±0.0254。
本文以鸽为实验动物，利用多通道微电极阵列采集了视顶盖神经元响应信号，提取了动作电位（Spike）信号的发放率和发放时间间隔特征，构建了线性逆滤波器和卷积神经网络两种重建模型，优化重建参数对图像刺激进行了重建，利用信息论和互相关分析方法对神经编码的信息量和相关编码进行了分析，并对重建结果进行评估。本文主要完成的工作以及研究结果如下：
（1）测定神经元感受野并采集图像刺激下的神经元响应信号
在鸽视顶盖区浅中层植入多通道微电极阵列，分别设计棋盘格实验刺激和图像刺激作为视觉刺激范式。利用棋盘格实验刺激测定了神经元感受野的位置，并采集与图像视觉刺激相关的神经元响应信号。
（2）提取神经元动作电位信号的特征和构建图像重建模型
基于实验部分采集的视顶盖区神经元响应信号，提取Spike发放率和发放时间间隔特征，获取了基于视顶盖区神经元Spike发放率和发放时间间隔特征的图像重建数据集，并将图像重建数据集分别与线性逆滤波器和卷积神经网络结合构建了图像重建模型。
（3）对图像重建结果进行分析和评估
利用视顶盖区神经元Spike发放率和发放时间间隔特征结合重建模型对图像进行重建，并对重建结果进行分析和评估。首先，以归一化互相关系数为评估标准对重建参数进行优化和选取，基于测定的神经元感受野和图像重建的互相关系数对神经元的有效通道及通道数目进行选取，对不同时间窗口长度下的重建结果进行分析，结果表明Spike发放率和发放时间间隔特征在较短的时间窗口长度内包含了较多的刺激信息；其次，利用信息论和神经元放电序列的互相关分析方法对神经编码的信息量以及相关编码进行了分析，结果表明神经元之间的协同作用和发放率特征传递了更多的信息；最后，采用归一化互相关系数对图像重建结果进行量化评估，对于Spike发放率特征：使用线性逆滤波器和卷积神经网络重建模型得到的重建图像与实际刺激图像的互相关系数分别为0.9107±0.0219和0.9271±0.0176；对于Spike发放时间间隔特征：使用线性逆滤波器和卷积神经网络重建模型得到的重建图像与实际刺激图像的互相关系数分别为0.8354±0.0238和0.8466±0.0254。