大脑的学习,记忆和认知等功能是由相互作用的神经元构成的神经回路来完成.因此,神经回路的理论研究对理解神经系统的功能有着至关重要的作用.本论文对局部生物神经回路,动物海兔的尾部收缩反射回路和额叶视区决策回路进行了动力学分析以及仿真模拟,具体工作如下第一章是绪论,主要介绍本论文的研究背景,神经回路的动力学现象和模型仿真的研究框架,并提出本文的主要课题和研究内容.第二章介绍模拟神经回路所需的研究基础和研究背景.这些内容主要包括神经元的解剖结构和数学模型,离子通道及其数学模型,神经元的兴奋性,神经元间的突触连接以及它们的数学模型,突触可塑性和神经回路的拓扑结构以及一些经典的神经回路模型和神经回路研究的最新进展.神经元模型包括Hodgkin-Huxley模型,Connor-Stevens模型,Morris-Lecar模型和呼吸神经元模型四个基于电导的模型以及整合发放模型,还有Rall电缆模型及其离散化后得到的多房室模型.论文用到的突触类型有电突触和化学突触.第三章研究生物局部神经回路,主要讨论耦合呼吸神经元的相位同步.论文首先用电突触将两个呼吸神经元连接起来,建立了一个耦合呼吸神经元模型.通过对比单个神经元模型和耦合神经元模型的门控变量的极大值分岔图,发现耦合神经元模型表现出更复杂的发放变化模式.特别是改变耦合强度和膜电容后,耦合系统出现不同的相位同步状态以及它们之间的转迁.更进一步,在耦合强度和膜电容的二维平面上,我们给出了同步状态的分布情况,并总结了同步状态转迁的规律.第四章研究动物神经回路,主要通过对神经回路的仿真研究海兔尾部收缩反射现象.先得到感觉神经元的波形特征,然后通过改变刺激强度和受刺激感觉神经元的个数得出反射回路的典型规律.此外,反射神经回路与肌纤维模型连接后得到新的模型,并成功模拟了神经信号与肌纤维间的兴奋-收缩耦联.最后,论文还探讨了突触可塑性对停止刺激后反射回路-肌纤维连接模型的长持续反应时间的影响.这些模型结果揭示海兔尾部收缩反射的特性.第五章研究脑决策的动力学机制,基于一个改进的额叶视区模型,对三类脑决策任务进行仿真研究.首先,在一个额叶视区模型中加入了神经元群体的方向偏好性,规则控制模块和基于奖励的可塑性突触,使其变为一个基于学习的额叶视区模型.修改后的模型经过训练后成功模拟了三个脑认知决策任务：反向眼跳任务,no-go任务和关联任务.训练后的模型表现出一些与猴子实验一致的性质,如反向眼跳的反应时间分布的延迟,停止信号取消反射性眼跳的机制和半极大选择性延迟的变化.此外,对训练后的模型进行切换任务训练,即在没有提示的情况下,让回路模型在两个任务中进行切换并重新训练,结果表明模型经过一个重新学习的过程可以在正向眼跳任务和反向眼跳任务间以及不同的提示-眼跳关联间切换.这些额叶视区回路的模型结果揭示脑决策任务的内在决策过程和认知规律,为理解大脑的认知功能提供理论基础.