在生物神经系统中,神经元之间是通过突触相互连接的,神经突触的传递作用主要在于实现神经元之间的信息交流,其中传递过程复杂且占主导地位的传递方式则是化学突触传递。本文以兴奋性化学突触为主要研究对象,采用用于描述神经元动作电位产生和传导机制的Hodgkin-Huxley模型作为突触前和突触后神经元,以基于不同机制的化学突触模型连接两个HH神经元模型构成简单的化学突触单向耦合结构,对五种化学突触模型进行建模仿真和硬件实现。首先,生物神经元和突触的基本理论及其数学模型。描述了生物神经元和神经突触的基本结构,并且说明了神经元的电生理活动以及突触的电生理特征。对所采用的神经元数学模型,即HH神经元模型和五种不同的化学突触数学模型进行了描述。其次,神经突触的数值模拟研究。对基于不同机理的五种化学突触模型进行了Simulink建模仿真,探究了其化学突触传递特性,并且采用相关系数法对五种化学突触的仿真模拟结果进行了比较研究,分析出了五种化学突触模型中最接近于生物学实际的模型。此外,以其中一种化学突触模型为研究对象,分析了在突触间隙神经递质的浓度和耦合强度不同的因素下对突触响应结果的影响和突触后神经元活动的影响,结果表明在突触间隙神经递质的浓度和耦合强度较小的情况下,突触后神经元活动是产生兴奋性突触后电位,而当突触间隙神经递质的浓度和耦合强度较大时,突触后神经元活动是产生动作电位,并且随着突触间隙神经递质的浓度和耦合强度的增大,突触后神经元动作电位的上升相变快。最后,采用硬件的方法实现化学突触。对五种化学突触模型运用FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)和DSP Builder相结合的技术分别进行了硬件实现。对五种化学突触模型中的突触前神经元施加了相同的电流刺激,得到了五种化学突触的硬件结果,并且硬件结果很好地再现了化学突触的传递特性,通过将硬件结果与其仿真模拟结果进行对比,验证具有生物性的化学突触模型的硬件结果的正确性。