神经系统是人和动物体进行信息处理、加工和存储的主要系统。神经元是神经系统的基本功能单位,人和动物体对各种信息的操纵基本上都是依靠神经元实现的。目前人们对神经系统信息处理机制的理解基本上都是通过对神经元信号传递过程的研究获得的。神经信息科学的任务就是探索神经系统对感知、行为、学习和记忆等方面的控制方式,以便揭示神经信息的产生、传输、加工、编码、存储以及提取等处理机制。视觉神经系统是人和动物体进行信息处理的主要系统,研究已经证明大脑80%信息量是通过视觉系统接收的。因此,研究视觉神经系统的信息处理机制非常必要。本文以大鼠初级视觉皮层V1区神经元网络为研究对象,以不同朝向的移动光栅为视觉刺激模式,采用微电极阵列技术记录不同视觉刺激条件下V1区神经元的响应信号,目的在于探索响应信号的特征与视觉刺激信息的关系以揭示大鼠初级视觉皮层V1区神经元对视觉信息的响应模式。本文主要对大鼠V1区神经元的两种响应信号(动作电位和局部场电位)进行研究,其主要分为以下两大部分：第一,对于大鼠初级视觉皮层V1神经元动作电位信号,在研究多种分类方法的基础上,本文采用特征提取法获得动作电位特征确定神经元数目,并在特征集的基础上利用改进K均值算法和层次聚类算法把每个动作电位指定到各个神经元细胞上以便对神经元的放电时间序列进行分析。通过对神经元放电时间序列的分析,发现移动光栅刺激的朝向会在神经元的放电频率、相邻放电时间间隔模式以及复杂度上有不同程度的反映。此外,利用相关函数分析法发现多个神经元放电行为存在同步性,V1区神经元网络能够实现视觉信息处理是多个神经元协同作用的结果。第二,对于大鼠初级视觉皮层V1神经元局部场电位信号,本文采用时、频域分析方法研究时发现移动光栅刺激的朝向会在平均功率上有所体现,如在移动光栅刺激的朝向为150°时,各通道平均功率相对较大。然而,移动光栅刺激的朝向对局部场电位信号重心频率的影响很小,各通道的重心频率基本上都在1.2～1.9 Hz之间。在对局部场电位信号的相位进行分析时,本文发现不同通道信号之间存在相位同步,并且移动光栅刺激的朝向对各通道信号之间的相位同步程度存在影响。