导读:本文包含了形态学建模论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:斑马鱼幼鱼,叁维重构,极值搜索,模型预测控制
形态学建模论文文献综述
尚忻忻[1]（2018）在《基于极值搜索和模型预测控制的斑马鱼幼鱼叁维形态学建模》一文中研究指出斑马鱼是叁大脊椎模式动物之一,与人类的基因相似度高达70%。由于其生长周期短、幼鱼通体透明且价格低廉,吸引了广大生命科学工作者的注意。斑马鱼幼鱼显微操作系统是辅助生命科学研究者进行斑马鱼幼鱼操作的自动化或半自动化设备,主要集中在“控制”和“观察”两个方面。其中,“控制”相关的显微操作系统能够帮助人们进行斑马鱼胚胎注射、胚胎分拣等操作;而与“观察”相关的显微操作系统往往是对斑马鱼幼鱼在特定的角度进行图像采集,或者集成一些图像分析的软件帮助科研人员更好地分析斑马鱼各个阶段的生长发育情况。本文对斑马鱼幼鱼成像系统进行分析,提出了一种高性价比、高效的图像采集系统,可以对斑马鱼幼鱼身体进行叁维重构,进而帮助科研人员进行更好地研究。考虑到现有的斑马鱼幼鱼叁维重构的实验设备过于昂贵或者结构较为复杂,本文的目的就是设计一种简单高效高性价比的斑马鱼幼鱼叁维重构系统。论文的主要内容概括如下:本文首先从斑马鱼幼鱼全方位成像的角度出发,设计了一套四自由度的高精度可控机械臂,该机械臂除了常用的显微操作机械臂具有的叁维平动自由度之外,还具有围绕滚转轴转动的自由度。利用这一特殊结构,本文进一步提出了一种简易的斑马鱼幼鱼滚转控制方法。该方法需要首先对斑马鱼幼鱼进行尾部吸持从而达到控制斑马鱼幼鱼的目的,然后通过预先设计好的滚转自由度对斑马鱼幼鱼进行滚转控制。为了抑制斑马鱼幼鱼在滚转过程中的摄动问题,进一步在控制和图像两个方面出发,分别提出了基于极值搜索算法的滚转控制方法和一系列图像预处理方法,可以得到依赖于角度序列的斑马鱼幼鱼图像,然后按照侧影轮廓法对斑马鱼幼鱼进行叁维重构。考虑到设计的四自由度机械臂滚转过程中的摄动问题,本文进一步提出了基于模型预测控制的斑马鱼幼鱼叁维重构方法。该方法需要控制设计的四自由度机械臂将幼鱼吸入透明玻璃管内部,然后通过“活塞-空气-水”模型对幼鱼在玻璃管方向的位置进行控制。这种方法可以有效地抑制机械臂滚转轴转动过程中的摄动问题,因此极大地简化了上一方法中的图像预处理环节,实现了高效叁维重构的目标。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
汪培松[2]（2018）在《基于叁维实体建模的集料形态学特征量化方法研究》一文中研究指出近年来,沥青混合料在道路建设中获得了越来越广泛的应用。其中,集料的形态学特征对混合料细观结构的形成有着重要影响,因此,对沥青混合料中集料的形态特征进行量化与分析十分必要。本文从细观角度出发,以集料的X-Ray CT扫描图像为数据源,运用计算机图形图像技术,建立集料颗粒的叁维实体模型,在此基础上实现了集料的体积、方位角、过筛尺寸、球度和棱角性的虚拟测量,并对体积和过筛尺寸的测量结果进行了试验验证,最后基于沥青混合料X-Ray CT扫描图像,对混合料中集料颗粒的各类形态学特征进行了统计与分析。具体来说,主要工作分为以下四个方面:(1)基于集料X-Ray CT扫描图像,通过计算机图形图像技术,实现图像中集料轮廓的检测和二维实体建模,并结合集料颗粒与其轮廓间的映射关系建立集料的叁维实体模型;(2)基于集料叁维实体模型,计算其体积,并编写集料最小包围盒搜索算法确定集料主轴,获得集料的方位角;编写控制平面搜索算法,确定集料过筛控制平面,并测量集料过筛尺寸。经试验验证,集料体积及过筛尺寸虚拟测量结果的平均误差分别为1.2%和2.2%;(3)基于集料最小包围盒,获得其最小包围球,计算集料的体积等效球半径与其最小包围球的半径比,作为集料球度的量化指标;编写算法实现集料模型的叁角面片离散化表示,计算相邻叁角面片法向量间的夹角,并以集料最小包围球为参照,评价集料的棱角性。(4)基于沥青混合料的X-Ray CT扫描图像,在完成混合料中粗集料叁维重构的基础上,实现了混合料中集料的体积、过筛尺寸、球度和棱角性的虚拟测量,并进行了统计和分析,验证了本文提出虚拟测量方法的有效性和可行性和效率。(本文来源于《合肥工业大学》期刊2018-04-01）
田萍[3]（2016）在《基于频域动态因果建模的首发精神分裂症的有效连接及精神分裂症患者透明隔间腔形态学研究》一文中研究指出实验一基于频域动态因果建模的首发精神分裂症有效连接研究目的精神分裂症(schizophrenia,SZ)患者ACC、DLPFC、MPFC、海马等在结构和功能方面的改变可能是SZ的神经生物学机制。然而,他们之间的有效连接并不清楚。本研究是基于功能磁共振(fMRI)探究首发SZ患者上述脑区之间神经环路的特点。方法选取符合美国精神障碍诊断与统计手册第4版(DSM-IV)精神分裂症诊断标准的患者49例和健康对照50例。所有受试者进行静息态fMRI数据采集。我们应用频域动态因果建模(spectral DCM)方法来探究双侧ACC、DLPFC、MPFC、海马之间的连接情况。采用贝叶斯参数平均(BPA)方法进行统计推断。结果发现两组人群ACC均存在有效连接,健康对照组ACC存在的广泛的连接,首发SZ组ACC连接减少。基于贝叶斯参数平均(BPA)方法发现首发SZ患者ACC-PFC-海马有效连接增加,ACC相关的其它连接和海马-DLPFC-MPFC连接降低。结论频域DCM方法发现首发SZ患者ACC有效连接异常,这种ACC功能障碍进一步表明SZ的发病机制涉及认知与情感相关脑区的连接异常。实验二基于磁共振成像的精神分裂症患者透明隔腔的形态学研究目的探讨精神分裂症(schizophrenia,SZ)患者与健康对照组透明隔间腔(cavum septum pellucidum,CSP)的出现率及其形态学特点。方法109例SZ患者和人口学特征匹配的109例健康对照接受头颅磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)扫描,采用叁维磁化准备快速梯度回波(magnetization prepared rapid gradient echo imaging,MPRAGE)序列获取T1结构像,运用影像学MRIcro分析软件对SZ组、健康对照组总CSP、小CSP(冠状面CSP最大长度<6 mm)和大CSP(最大长度≥6 mm)有无进行统计,计算各自出现率;并对其最大长度进行测量,比较两组间差异。结果SZ组和健康对照组总CSP出现率(分别为60.3%,40.3%)的差异有统计学意义(P<0.05);SZ组大CSP出现率(11.9%)高于健康对照组(2.0%)(P<0.05);然而,两组小CSP出现率(分别为34.6%,38.5%)的差异无统计学意义(P>0.05);CSP长度与PANSS(positive and negative syndrome scale)积分无相关性。结论小CSP在SZ患者与健康对照组中CSP的出现率无统计学差异,可能为一种正常的解剖变异。大CSP在SZ患者中出现率高于正常人群,可能是SZ患者边缘系统神经环路发育异常的一种表现,这种异常可被看作是SZ神经发育病因学说的依据。(本文来源于《第四军医大学》期刊2016-05-01）
徐彦怀[4]（2015）在《基于固定翼无人机摄影测量高分辨率DSM建模的地理形态学可用性探讨》一文中研究指出高分辨率多时相数字地形数据对于地理形态学研究和监测有着非常重要的作用,但是获取地理生态学的地形数据困难且价格很高。无人飞行器(UAV)为摄影测量并建立数字表面模型(DSM)以及数字正射影像(DOM)提供了一个可靠和良好的平台。在本研究中,我们利用固定翼无人机进行航空摄影测量,并获得初步成果。利用相关成果,我们分析了广西北部农业聚水区的地形可靠性。经过连续4航次低空数码摄影测量,获得了3cm分辨率的影像,建立了12cm分辨率的数字地表模型。并在原先建模地区的子区域,通过超低空飞行建立了7cm空间分辨率的数字地表模型。所有数据均用于可视化环境的小型到大型地面塌崩分析。最终结果显示,3cm分辨率影像可以有效支持小型比例尺的地理形态学研究。但是作为水文学或水文生态学的小型水流河道踪迹研究,仍然需要更高分辨率的影像和数字地表模型。研究主要成果显示了利用UAV研究地形生态学的潜在价值。(本文来源于《北京测绘》期刊2015年02期）
万家欢[5]（2014）在《基于数学形态学的AFM探针盲建模方法研究》一文中研究指出原子力显微镜(AFM)的发明对于纳米技术的发展有着十分重要的促进作用。然而,对于纳米尺度下的线宽、颗粒形貌及表面粗糙度的测量,探针形貌对测量结果有很大的影响。此外,材料机械力学特性的一些重要测量方法同样需要精确的探针形貌信息。现今,存在许多方法用于估计探针形貌。在这些方法中,最有前景的方法是由Villarrubia提出的基于数学形态学的探针盲建模算法。该算法的主要优点是不需要提前对标样进行准确标定,就能提取出最好的探针上边界形貌。然而该算法对于适宜探针标样的要求非常模糊。在基于盲建模算法的基础上,本文为选择适宜探针标样以实现准确盲建模提供了理论依据及实际验证。论文的主要内容如下:1.系统地介绍了AFM探针形貌提取技术的研究现状,分析了各种方法的优缺点,引出了Villarrubia提出的盲建模算法。2.详细地介绍了盲建模算法的推导过程、程序设计及参数设置,并针对盲建模方法的不足,强化了适宜探针标样的概念。3.通过对实际探针形貌的电子显微镜(SEM)图像分析,建立了探针形貌圆锥结构模型。提出了用二维插值方法来平衡算法时间和水平分辨力之间的关系。针对该模型,对探针标样的适宜形状进行研究。结果表明,曲面结构比平面结构更适宜盲建模算法。此外,如果标样结构适宜,该算法也可以准确盲建叁棱锥探针的叁维形貌。4.为了定量衡量盲建模探针标定结果的准确性,提出了盲建模误差的概念。基于盲建模误差,分析了圆锥结构标样对圆锥结构探针盲建的影响。实验结果表明,要准确提取探针形貌,标样的锥角必须小于探针的锥角。在此基础上,盲建模误差对标样锥角不敏感,但和标样曲率半径成线性增长关系。不管探针端部是尖还是钝,要准确提取探针形貌,标样曲率半径均须小于5 nm。其次,建立了相应的盲建模误差预测模型,在误差允许范围内,该模型计算出的误差与上述仿真实验结果定量一致。5.采用Tipcheck样品对圆锥形探针的形貌进行了实际标定实验,标定结果与从SEM图中提取的形貌数据在误差允许范围内一致性较好。(本文来源于《天津大学》期刊2014-12-01）
刘兆松,娄宗科,屈瑾[6]（2013）在《基于形态学分水岭算法的骨料分割及建模》一文中研究指出为了解决混凝土图像处理中产生新的骨料边缘和边缘移动问题,提出了一种基于灰度图像形态学重构和标记的分水岭分割新算法.该算法结合多尺度理论,采用不同尺寸的结构元素对灰度图像进行形态学重构,然后对重构后的灰度图像进行内部和外部标记,采用形态学极小值标定技术修改梯度图像,最后进行分水岭变换,准确实现了混凝土图像的骨料分割,可用于真实骨料分形几何特性及力学性能研究.运用该方法生成的数值模型进行混凝土单轴受拉数值模拟,验证了该方法的有效性.(本文来源于《武汉大学学报(工学版)》期刊2013年04期）
袁帅,董再励,缪磊,王志迁,许可[7]（2010）在《基于数学形态学方法的AFM探针建模研究》一文中研究指出AFM扫描图像可被认为是探针针尖的形貌和扫描样品表面形貌的数学形态学卷积结果,需要用反卷积的方法排除扫描图像中探针形貌引起的失真影响。本文在已有基于数学形态学的探针盲建模算法基础上,提出了一种可快速实现特征点优化提取的方法,同时提出了一种可降低最优降噪阈值估计复杂性的基于临界阈值搜索新方法。最后给出了仿真与CNT扫描图像的重构实验结果。实验表明,本文介绍的方法提高了探针建模的计算速度和建模精度,可以对AFM成像质量进行有效的失真修正和改善。(本文来源于《仪器仪表学报》期刊2010年05期）
雷涛,樊养余,王小鹏,王履程[8]（2009）在《基于形态学结构元素建模的车道线检测算法》一文中研究指出针对智能车辆辅助导航系统中车道线检测算法复杂、鲁棒性差的问题,提出了一种基于形态学结构元素建模的车道线检测算法。算法首先通过交变序列滤波器对原始图像进行滤波,然后利用具有车道模型特征的结构元素对预处理后的图像进行特定目标提取,再对提取出的车道左、右标识线进行外线判断运算以去除双边缘,将所得结果进行整合得到车道左右内侧边缘线,最后进行Hough变换标记车道线。实验表明,该算法简单、鲁棒性强,能准确地检测到车道标识线。(本文来源于《计算机应用》期刊2009年02期）
张建梅[9]（2007）在《Mormyrid电感受叶颗粒细胞对传入纤维动作电位的调控和电突触在电鱼脑内的分布：形态学、电生理学、计算机建模和免疫细胞化学研究》一文中研究指出来自南美洲和非洲的一种淡水电鱼Mormyrid,有着非常发达的小脑和小脑样结构。Mormyrid不仅在尾部有一个能连续放电的电器官(electric organ),而且在身体表面皮肤分布有大量的电感受器(electroreceptors)。因此,这种电鱼的电感受器可以感受由自身电器官发出的分布于电鱼身体周围的电场强度,并将外周信息精确传入中枢,以利捕获猎物、逃避天敌、以及和同类个体之间进行信息交流。这种特殊的信息传导通路,使得Mormyrid成为研究感觉信息传入通路和运动信息传出通路的理想模型之一。电感受器的传入神经纤维终止于电感受叶(electrosensory lobe,ELL)、亦即小脑样结构的表层和深层的颗粒细胞,颗粒细胞继而把信息传向Purkinje-1ike(P-Li)细胞。迄今为止,对颗粒细胞的传入神经通路和颗粒细胞的下一级结构P-Li细胞的研究已较详尽,但对颗粒细胞本身的生理特性以及颗粒细胞对传入信息的处理和整合机制,却知之甚少。电镜研究表明,电感受器传入神经纤维和颗粒细胞之间的联系方式为混合性电突触和化学性突触。在体电生理实验表明,随着刺激强度的增加,电感受器传入神经纤维上的动作电位数量随之增加,而且更为敏感的是缩短了从刺激开始到第一个动作电位发生的潜伏期时程。这表明,感觉传入神经可以通过动作电位的数目,特别是通过第一个动作电位发生的潜伏期长短来编码外周环境的刺激强度。那么,颗粒细胞又是通过什么样的解码机制把传入神经纤维上携带的、反映周围环境变化的信息传递给高一级的中枢呢?过去的研究表明,颗粒细胞在通过感受器接受外周传入信息的同时,也接受由中枢下传的参考信息。外周的传入信息与电鱼周围电场强度和电流密度的改变密切相关,而来自中枢的参考信息则作为指令性信号传递给颗粒细胞。颗粒细胞把外周传入信息与来自中枢的指令信息进行比较、整合,进而向高级中枢进行传递。由此可见,颗粒细胞是研究重合检测(conincidence detection)的一个非常重要的靶点,而这也是我们对颗粒细胞感兴趣的重要原因之一。同时,以往的电生理记录和电镜研究均提示,电鱼脑内广泛分布着电突触(electric synapse,即ephapse),但对组成这些电突触的连接子(connexin)蛋白的组成情况却知之甚少,有待进一步深入探讨。本课题采用可视情况下的脑片全细胞膜片钳技术、注射生物素(biocytin)、神经生物素(neurobicytin)标记细胞、以及染色耦合(dye coupling)技术,并通过建立传入纤维和颗粒细胞之间的电突触联系的计算机模型,对电鱼电感受叶颗粒细胞的形态特征、电生理特性、和突触反应,进行了较详细的观察,以揭示颗粒细胞在电感受传入通路中对外周信息的解码机制,及其在整合传入信号过程中进行精确时间编码(temporalcoding)和重合检测时所起的作用。同时,实验还利用特异性标记神经系统电突触连接子Connexin-36的抗体,用免疫细胞化学和Western blot等技术,分析电鱼Mormyrid脑内构成电突触的连接体(connexon)的分子组成和电突触的分布情况;并用一些束路追踪(tract tracing)手段,对mormirid电感受叶中的神经环路组成作了进一步阐明。第一部分:电感受叶颗粒细胞对电感受传入纤维动作电位的发生和幅度调控的脑片膜片钳研究本实验主要采用全细胞脑片膜片钳技术,对电鱼Mormyrid小脑电感受叶表层和深层颗粒细胞的电生理特性进行了详细研究。实验主要步骤包括麻醉、取脑、切片和电生理记录。脑片用振动切片机制备,厚度为160～250μm,在脑片孵育槽中孵育30分钟后,转入脑片记录浴槽;在红外相差显微镜观察下,通过电刺激器刺激后侧线神经(posteriorlateral line nerve)引发传入冲动;在电流钳或电压钳模式下,记录突触后颗粒细胞产生的兴奋性或抑制性突触后电位/电流(EPSP/IPSP或EPSC/IPSC),经数据采集和膜片钳放大器放大后,用PCLAMP8软件进行分析处理;电生理记录结束后,作细胞内或细胞外注射生物胞素或放置其它示踪剂,准备以后作颗粒细胞的形态及其突起投射情况的观察。实验结果显示:1.细胞内或细胞外注射Biocytin进行细胞标记后均可见,表层颗粒细胞胞体直径约3～5μm,有丰富的底树突,轴突可投射至神经节细胞层(ganglion layer)或分子层底层;深层颗粒细胞胞体直径约5～7μm,只有少量的底树突,其轴突仅投射至网状层(plexiform layer)或神经节细胞层基底部,深层颗粒细胞轴突起始部位较细,离开胞体10～20μm后突然加粗,末端呈爪样分布;放置在切断的神经断端的Neurobiotin进入到传入神经纤维后,可见表层颗粒细胞出现大量反映缝隙连接的染色耦合,而深层颗粒细胞只有少数有耦合标记。2.用单一电刺激兴奋传入神经纤维,可以在表层和深层颗粒细胞记录到“全或无”式的EPSP。通过比较同一细胞的上述突触后反应和细胞内注射不同强度电流引起了分级式EPSPs膜电位变化的不同性质、通过采用电突触阻断剂可降低传入纤维引起的反应幅度而化学性突触阻断剂则无此作用的药理学测试、并且根据传入纤维引起的电变化上升时间非常快而突触延搁非常短(0.4 ms)和此反应可跟随高频率刺激的程度、以及上述传入神经末梢同与之相对的突触后颗粒细胞形成耦合标记等实验事实,再结合以往电镜研究的结果,促使我们得出一个颇为意外的结论,即外周传入在颗粒细胞引起的兴奋性电变化是由电突触而非化学性突触介导的,可称其为eEPSPs(ephatic EPSPs)。3.eEPSP的幅度可随着突触后细胞本身膜电位的改变而改变。eEPSP最大幅度通常出现在膜电位为-65～-110mV之间;在此基础上,在突触后细胞膜电位缓慢去极化时,eEPSP幅度呈线性减小,约在膜电位为-55～-40mV之间时消失;相反,在此基础上当突触后膜电位缓慢超极化时,eEPSP的幅度可突然为零,或突然减小,或缓慢线性减小。这可能是,由于传入纤维和颗粒细胞之间存在高电导的电突触,颗粒细胞突触后膜的电变化也可以通过电突触反向地调控突触前末梢传入冲动的幅度,后者再影响突触后膜的eEPSP。这显示突触后膜电位改变对传入信号的有效调制作用。4.随着刺激电极放置位置的改变,同一颗粒细胞上除了可以记录到“全或无”式的eEPSP外,尚可记录到“全或无”式的IPSP、或者两种电位的复合,表明颗粒细胞有可能分别接受兴奋性、抑制性传入纤维,或同时接受两种不同类型的传入纤维。其中,一些IPSP具有典型的反转电位,也可以被GABAa受体阻断剂Bicuculline所阻断;还有一些IPSP只在突触后细胞膜电位去极化到一定程度时才会发生。由此推测,有些来自电感受器的传入纤维可能先达到一个抑制性中间神经元,后者可能通过不同的机制释放抑制性递质:其中至少有经典的化学性递质释放过程;但也可能不仅依赖突触前递质释放,还依赖突触后颗粒细胞的兴奋或去极化,而由此使大量K~+聚集在颗粒细胞和抑制性中间神经元之间的突触间隙,从而使抑制性中间神经元的末稍发生去极化,并促成抑制性递质的释放。以上结果表明:(1)Mormyrid小脑电感受叶表层和深层的颗粒细胞在结构和功能特性上是完全不同的两类细胞,不仅有胞体分布位置、细胞形态、轴突投射部位的不同,Neurobiotin染色耦合的特点也不同。(2)表层和深层的颗粒细胞均可记录到eEPSP,并且根据染色耦合的实验结果,结合以前的电镜观察,表明传入纤维和颗粒细胞之间存在有电突触。(3)特别值得提出的是,表层和深层颗粒细胞均可由于自身膜电位的改变,通过电突触,对突触前末梢传入进行调控;它是一种尚未报道过的突触传递的调控形式,有特殊的功能意义。合理的解释可能是,当突触后颗粒细胞去极化时,通过高电导的缝隙连接由突触后流向突触前膜的去极化电流会使传入纤维末梢的部分钠通道失活,从而使到达该末梢的动作电位幅度减小,由此在突触后颗粒细胞记录到随突触后细胞去极化幅度而呈线性减小的eEPSP;反之,当突触后颗粒细胞的膜电位超极化时,通过高电导的缝隙连接由突触后流向突触前膜的超极化电流会使传入纤维末梢的钠通道的电驱动力增加,从而使传来的动作电位幅度增加,但过度的超极化电流会使传入纤维末梢过度超极化,这使得正要到来的动作电位因远离其产生阈值而中止传导,从而出现eEPSP的突然消失。突触后细胞超极化时发生的eEPSP幅度突然减小的原因可能是,部分颗粒细胞接收一条以上的传入神经纤维,突触后颗粒细胞的超极化可使其中部分传入纤维末梢的动作电位中断而仅保留另外一些传入纤维末梢的动作电位传入。突触后颗粒细胞的逐级平稳超极化使eEPSP幅度呈渐进的线性降低的原因可能是,突触后颗粒细胞超极化经电突触使传入纤维末梢发生超极化,加之传入纤维末梢因电压门控Na~+通道数量较少而呈现的电缆特性,使得传入末梢的动作电位的幅度随突触后细胞的超极化而减小。以上假说我们将在本研究第二部分建立细胞模型的实验中加以证实(见后)。(4)Mormyrid小脑电感受叶的同一颗粒细胞可以分别或同时接受兴奋性或抑制性的传入纤维,从而产生eEPSP或IPSP。其中,兴奋传入神经纤维引起的eEPSP是仅由电突触介导的,而IPSP则是中间神经元释放抑制性递质所致。IPSP形成机制可能不仅与中间神经元兴奋、抑制性递质释放、亦即经典的化学性突触传递有关,也可能还依赖于突触后颗粒细胞的兴奋以及由此导致的细胞外高钾产生对抑制性中间神经元末梢的兴奋作用有关。总之,以上结果表明了Mormyrid小脑电感受叶表层和深层存在两种完全不同的颗粒细胞,提示它们在信息传递中可能发挥完全不同的作用。两种颗粒细胞均可以通过改变其自身膜电位对传入神经纤维上动作电位的产生与否和大小进行调节,从而对突触后电位的幅度进行调节,如此精细的调节尚未见文献报道。另外,颗粒细胞与传入纤维、抑制性中间神经元以及中枢下传的指令纤维之间的多突触联系方式,和我们观察到的多突触传入的非线性相加现象,均表明颗粒细胞在感觉信息传导通路中起着非常重要的整合作用。这种非线性相加特性对于颗粒细胞保持较高的时间分辨率、进一步向高级中枢传递精确的外界信息,有着非常重要的意义。第二部分:颗粒细胞膜电位对EPSP幅度调节的计算机建模研究在体电生理实验表明,Mormyrid的电感受传入纤维通过其动作电位的数目、尤其是通过动作电位的潜伏期来编码外周信号刺激强度,传入纤维可以通过非常精确的时间分辨来反映周围环境的改变。那么,与感觉传入纤维形成电突触联系的颗粒细胞又是通过何种机制将外周信息精确地传入高级中枢?在第一部分脑片膜片钳实验中,我们已经证实了突触后颗粒细胞自身膜电位变化对突触前传入一末梢动作电位的发生和幅度具有精确的调控。为了进一步检验上述的实验结果和我们对实验结果提出的假设,本实验利用电生理学记录的资料和数据,使用适当的参数,并运用计算机技术,建立了以电突触为联系方式的电感受器传入纤维--颗粒细胞的计算机房室模型(compartmental Model)。在模型程序设计上,使传入纤维具有符合Hodgkin-Huxley理论的Na~+、K~+电流的特性;设计了颗粒细胞胞体具有非失活性的K~+通道,轴突的起始段具有高密度的Na~+通道,而在传入纤维和颗粒细胞之间则具有一些非特异的离子通道表示电突触的存在。结合脑片膜片钳实验结果,模型程序在NEURON软件的环境下运行。该模型的实验结果表明:(1)当传入纤维注入类似动作电位的电流并流经电突触后,可以在突触后的颗粒细胞记录到同电生理记录中得到的结果一样的eEPSPs。(2)所得到的I-V曲线也精确地重复出电生理记录到的外向整流特征。(3)与电生理实验结果相同,颗粒细胞的膜电位可以通过高电导的电突触调控传入神经纤维上传来的动作电位的产生与否和幅度大小,从而控制胞体上记录到的eEPSPs的幅度。当eEPSPs达到最大时,再向胞体注入超极化电流,会使兴奋性的突触后电位突然减小至零;注入胞体去极化电流则导致eEPSPs呈线性降低。(4)通过改变参数,模型模拟了无髓传入神经纤维的活动,再现了膜片钳实验记录中观察到的突触后细胞的膜电位对其EPSPs的调制作用,亦即当eEPSP以最大幅度出现后,随着突触后细胞的逐级平稳地超极化,eEPSP幅度也逐渐减小。以上电感受器传入纤维和颗粒细胞模型的实验结果,准确地重复出了脑片膜片钳实验中观察到的现象,即模拟出eEPSPs、电流-电压曲线、以及颗粒细胞膜电位对传入神经纤维动作电位的产生和幅度的调控等。该模型研究结果进一步证实了由脑片膜片钳实验结果提出的假设,为下一步深入进行更广泛的颗粒细胞模型研究,如兴奋性和抑制性信息在颗粒细胞上的整合,奠定了良好的基础,也为深入研究电感受叶颗粒细胞对外周及中枢传入信息的精确整合机制,提供了一个有用的平台。第叁部分:电鱼Mormyrid脑内缝隙连接的分布:免疫细胞化学,分子生物学,和束路追踪研究Mormyrid的中枢神经系统中非常广泛地存在着缝隙连接,这对于电鱼个体和整个种族的生存,如成功捕获猎物、迅速躲避天敌、个体之间信息交流非常重要。根据以往大多数研究报道,Cx36和Cx45(分子量分别为36kD和45kD)是普遍存在于中枢神经系统中构成缝隙连接的连接体水相通道的连接子蛋白单体。故本实验以Cx36和Cx45的多克隆抗体,运用免疫组织化学、western blot,结合biotinylated-dextran amine(BDA)顺行和逆行追踪标记、双标染法、和激光共聚焦显微镜成像技术等实验手段,对缝隙连接连接子蛋白Cx36和Cx45在电鱼脑内的分布情况进行了研究,旨在分析缝隙连接的连接子蛋白(每6个连接子蛋白单体组成一个六聚体的水相通道,称为connexon,即连接体)和连接体的结构和组成,以便对电感受信号的传入通路及命令信号的传出通路做进一步的理解,进一步分析它们可能对电感受信号的传导通路作出的影响。实验结果表明:1.Western blot实验结果显示,在Mormyrid脑组织中,Cx36抗体可检测到分子量为35kD和70kD的蛋白肽段,Cx45抗体却未能显示出分子量为45KD的蛋白肽段。然而在大鼠脑组织中,Cx45抗体能特异性地检测到分子量为45kD蛋白肽段。这表明,Mormyrid脑内的缝隙连接可能不存在连接子蛋白Cx45。2.使用Cx36抗体,我们成功地标记了以往公认的存在有缝隙连接的部位,如电感受叶的深层颗粒细胞、电感受叶神经核(nELL)、半规隆凸外侧核(ELa)、命令神经核(CN)、延髓中继核(MRN)、以及Maunthner细胞等。3.使用生物素化右旋糖胺(BDA)逆行标记法,发现了以前未曾报道过的一些存在缝隙连结的区域,如前命令核(PCN)、腹背侧核(VPN)、隆起前核(PE)、网状—脊髓神经元以及次级听神经核等。4.使用BDA顺行标记法,成功地显示了命令神经元所在核CN的传导通路和它的侧支通路(corollary pathway),侧支通路包括延髓命令相关核(BCA)、中脑命令神经元(MCA)、旁叶核(JLNm)、旁叁叉神经命令相关核(PCA)等。然而,令人感兴趣的是,与侧支通路有关的这些部位的Cx36抗体标记均呈现阴性结果。5.电感受叶表层颗粒细胞的Cx36抗体标记也呈现阴性结果。我们用脑片膜片钳记录的eEPSP、注射Neurobiotin染色耦合、以及过去电镜研究结果,均表明在电感受传入纤维和表层的颗粒细胞之间存在着大量高电导的电突触。然而本实验用Cx36抗体进行的免疫组化研究,却显示了阴性的结果。这说明表层颗粒细胞上不存在Cx36,但这并不能除外表层颗粒细胞存在电突触。有资料表明,缝隙连接还可由其他连接子蛋白构成。有报道指出,Pannexin构成的连接体比Connexin构成的连接体具有更高的通透性,其孔道直径比Connexin组成的连接体更大。表层颗粒细胞是否存在着由Pannexin等构成的电突触,还有待进一步的研究。有报道表明,命令传导通路的侧支通路传递更为精确的参考信息,通过五级的突触传递后,其时间偏差只有0.05ms,因而推测如此精确的传导应当是通过非电突触介导莫属。然而侧支通路神经元Cx36标记的阴性结果,让我们不得不重新考虑这个问题。我们推测,命令传导通路的侧支通路可能存在有不同于Cx36和Cx45的其它连接子蛋白,亦或可能侧支通路原本就是由化学性突触所介导的。如果这样,这将可能是一些非同寻常的、可以精确传递信息的化学性突触。小结在本研究中我们首次发现,突触后颗粒细胞可以通过改变其自身膜电位,通过电突触,对传入神经纤维上的动作电位的产生与否和幅度大小进行调节,从而对突触后电位的进行精细调节;同时,传入纤维和颗粒细胞具有的多突触联系方式和表现出的非线性相加现象,证实了颗粒细胞在感觉信息传导通路中发挥着重要的整合作用,为颗粒细胞所具有的高时间分辨率和精确传递外界信息的功能,提供了理论依据;模型实验研究成功地再现了电生理实验的研究结果,为下一步进行更深入的颗粒细胞模型研究,也为深入研究电感受叶颗粒细胞对外周及中枢传入信息的精确整合机制提供了一个可靠平台;免疫细胞化学标记电鱼脑内电突触组成的实验结果,既发现了新的缝隙连接分布区域,又提示了连接体蛋白构成的多样性,以及电鱼脑内还存在有特殊的、能够精确传递信息的化学性突触的可能性,为进一步全面研究电鱼脑内的突触传递提供了新思路。(本文来源于《山西医科大学》期刊2007-05-20）
形态学建模论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,沥青混合料在道路建设中获得了越来越广泛的应用。其中,集料的形态学特征对混合料细观结构的形成有着重要影响,因此,对沥青混合料中集料的形态特征进行量化与分析十分必要。本文从细观角度出发,以集料的X-Ray CT扫描图像为数据源,运用计算机图形图像技术,建立集料颗粒的叁维实体模型,在此基础上实现了集料的体积、方位角、过筛尺寸、球度和棱角性的虚拟测量,并对体积和过筛尺寸的测量结果进行了试验验证,最后基于沥青混合料X-Ray CT扫描图像,对混合料中集料颗粒的各类形态学特征进行了统计与分析。具体来说,主要工作分为以下四个方面:(1)基于集料X-Ray CT扫描图像,通过计算机图形图像技术,实现图像中集料轮廓的检测和二维实体建模,并结合集料颗粒与其轮廓间的映射关系建立集料的叁维实体模型;(2)基于集料叁维实体模型,计算其体积,并编写集料最小包围盒搜索算法确定集料主轴,获得集料的方位角;编写控制平面搜索算法,确定集料过筛控制平面,并测量集料过筛尺寸。经试验验证,集料体积及过筛尺寸虚拟测量结果的平均误差分别为1.2%和2.2%;(3)基于集料最小包围盒,获得其最小包围球,计算集料的体积等效球半径与其最小包围球的半径比,作为集料球度的量化指标;编写算法实现集料模型的叁角面片离散化表示,计算相邻叁角面片法向量间的夹角,并以集料最小包围球为参照,评价集料的棱角性。(4)基于沥青混合料的X-Ray CT扫描图像,在完成混合料中粗集料叁维重构的基础上,实现了混合料中集料的体积、过筛尺寸、球度和棱角性的虚拟测量,并进行了统计和分析,验证了本文提出虚拟测量方法的有效性和可行性和效率。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
形态学建模论文参考文献
[1].尚忻忻.基于极值搜索和模型预测控制的斑马鱼幼鱼叁维形态学建模[D].哈尔滨工业大学.2018
[2].汪培松.基于叁维实体建模的集料形态学特征量化方法研究[D].合肥工业大学.2018
[3].田萍.基于频域动态因果建模的首发精神分裂症的有效连接及精神分裂症患者透明隔间腔形态学研究[D].第四军医大学.2016
[4].徐彦怀.基于固定翼无人机摄影测量高分辨率DSM建模的地理形态学可用性探讨[J].北京测绘.2015
[5].万家欢.基于数学形态学的AFM探针盲建模方法研究[D].天津大学.2014
[6].刘兆松,娄宗科,屈瑾.基于形态学分水岭算法的骨料分割及建模[J].武汉大学学报(工学版).2013
[7].袁帅,董再励,缪磊,王志迁,许可.基于数学形态学方法的AFM探针建模研究[J].仪器仪表学报.2010
[8].雷涛,樊养余,王小鹏,王履程.基于形态学结构元素建模的车道线检测算法[J].计算机应用.2009
[9].张建梅.Mormyrid电感受叶颗粒细胞对传入纤维动作电位的调控和电突触在电鱼脑内的分布：形态学、电生理学、计算机建模和免疫细胞化学研究[D].山西医科大学.2007