陕西师范大学生命科学学院生物物理博士、硕士点依托于“兴奋的系统生物学实验室”,该实验室还培养神经生物学、生理学方向的研究生。
研究方向:
陕西师范大学生命科学学院“兴奋的系统生物学实验室”现有固定科研人员4人,教授1名,副教授2名,讲师1名。另聘有长江学者讲座教授1人,实验员1人。实验室长期开展生命科学与非线性动力学相结合的研究,实现了“实验、实验数据分析、理论模型数值仿真、理论模型分析”有机结合,在以下三个方面进行了长期研究。
在神经动力学方面,主要针对如何理解神经编码这一基本问题。通过对神经自发放电节律模式的种类(如周期、混沌和随机等)和节律模式之间的转换规律(分岔序列规律)的研究,已建立多维生理参数空间的节律分岔结构。以多维参数空间节律分岔结构为基础,研究了作用到神经元的外界信息如何通过扰动参数产生复杂的节律,并将扰动的动态特征反映在产生的节律变化中,从而建立外界信号与相应放电节律之间的关系,也就是神经放电编码信息的规律。在神经自发放电节律的分岔序列规律的研究中,发现加周期分岔点附近存在随机因素通过随机共振(噪声可以起到帮助检测弱信号而不是淹没弱信号的作用的一种现象)机制引起的整数倍节律。发现了神经放电活动中随机共振的3类不同表现。
在心脏动力学研究主要针对心脏起搏机制的动力学原理。对心脏起搏机制本身形成不同节律的潜在能力与其规律性给予了重视,利用培养心肌细胞和细胞团、离体窦房结组织对自动兴奋的丰富节律进行了比较系统的观察,发现了丰富多样、表现复杂的内源性兴奋节律:如不同的周期节律,整数倍节律,阵发节律和混沌节律等;发现了节律之间的转化的规律:倍周期分岔到混沌和加周期分岔的序列规律。结合动力学模型仿真和分析,对节律转换规律给出了理论解释。这些研究结果对于重新认识病理心律和健康心律的联系、若干病理心律的发生机理具有重要的启发意义。
选择能够产生复杂而丰富的非线性行为的心脏、神经等生物对象的数学模型,研究了具有生命科学现实意义的新的非线性动力学问题。例如耦合心肌细胞模型(网络、复杂网络)节律的同步化问题、分岔序列的规律、随机共振和随机自共振的机制、新的分岔形式、现实系统混沌运动中确定性机制和随机因素的关系、非光滑系统的分岔等动力学问题。
研究成果:
主持国家自然科学基金面上项目5项,主持国家高技术发展研究计划(863课题)1项,主持部级课题2项,参与国家自然科学基金重点项目1项。2001年以来发表、交流论文50余篇,其中18篇国际SCI论文,分布于神经科学、非线性动力学、物理学杂志。提出了”神经放电节律依据分岔结构编码外界信息”和”心脏起步节律具有谱系结构”的新观点,引起国内外数理科学和生命科学的广泛关注。部分结果已作为主要内容被收录教材中(汪云九等著.“《神经信息学-神经系统的理论与模型》”,第十二章第二节“神经脉冲序列的非线性动力学分析”,高等教育出版社,2006,pp381-384.中国科学院研究生院教材.)、科技书籍<<混沌生物学>>(张建树等,科学出版社,第6章第7节p155-157)、国际知名杂志特邀综述中(Qishao Lu et al,Dynamics and transition of firing patterns in deterministic and stochastic neuronal system.“Chaos,Solitons & Fractals”.(on line).)和 被国际知名杂志 International Journal of Bifurcation and Chaos接受为Tutorial Review(“Identifying distinct stochastic dynamics from chaos:a study on the spontaneous multimode neural firing patterns”)。
近期研究内容:
2006年起,实验室致力于以数理科学的研究模式来研究生命科学问题,研究在不同层次上的结构、运动和功能的关系,力争对生命实体生成、持存和演化的原理在基础科学规律的层面做出比较深刻的阐述,同时使基础科学研究从复杂的生命现象获得新的启示。选择了兴奋问题为切入点,力求在使得对”兴奋”的研究在”系统、多层次、整合、动态”等方面取得进展。主要研究内容有:
1以神经元为居间层次的神经兴奋节律的系统生物学研究(863、国家自然科学基金面上资助)。研究神经元单元节点与神经元网络行为之间的关系,研究兴奋相关蛋白质改变对孤立神经元行为的影响。以此建立通道、神经元、神经元网络三层次行为之间的关系,为研究神经元集群编码的动力学机理奠定基础。实验对象为鳌虾口胃神经节。
2 以心肌细胞为居间层次的心脏起步节律的系统生物学研究(国家自然科学基金资助)。改变细胞间的耦合强度使得细胞团由同步行为到失同步过程中,心肌细胞团动力学行为和心肌单细胞兴奋行为之间的联系。研究改变兴奋相关蛋白对心肌单细胞动力学行为的影响。以此建立通道、细胞、细胞团三层次动力学行为之间的关系,为重新认识若干病理心律的发生机理奠定基础。实验对象为培养乳鼠心肌单细胞、细胞团模型。
3 研究家兔减压神经放电和血压变化之间的对应关系,揭示感觉神经放电编码外界信息的动力学机理和生理学意义(国家自然科学基金重点、面上项目资助)。实验对象为家兔主动脉弓压力感受器和减压神经。
4 研究内容1-3中表现出的非线性动力学现象和机理。包括分岔和混沌鉴别与分析、随机共振、同步化现象和机制等。神经单元放电节律的模式和转换规律的研究(国家自然科学基金重点资助)。现实神经元网络和心肌细胞团(节点动力学复杂、耦合方式复杂)动力学网络的动力学行为的研究(863、国家自然科学基金面上资助)。
实验室构成:
实验室包括实验单元和仿真与理论分析单元,能够满足上述科研要求。
实验单元现有主要设备:Axon2b膜片钳实验系统一套(美国);Axon700b膜片钳实验系统一套(美国);多导电极阵列记录(MEA)实验系统一套(德国);AF-6000L活细胞动态细胞离子图像系统一套(德国);微电极放大器2台;Powerlab电生理实验系统3套(澳大利亚);4通道可控给药灌流装置一套(美国);P97微电极拉制仪一台(德国);电极抛光仪一台(日本);可控温细胞灌流槽1套(美国);Olympus正置水浸镜头显微镜一套;Axon 200B 微电极记录系统一套;低温离心机一台(Sigma);CO2 培养箱一台(美国);超净工作台;体视显微镜(日本);显微操纵器4套(美国);纯水发生器等。
数值方针和理论分析单元配备有微机多台和相应的软件和算法。
主持(负责)项目:
主持国家自然科学基金面上项目3项(生命科学部)
2008-2010 动脉压力感受器去极化阻滞的研究 30770701(26万)
2008-2010 神经元网络同步化行为建立过程中的单元节律的分岔机制研究 10772101(36万)
2007-2009心脏起步细胞复杂自律性的非线性动力学机制 30670533(32万)
2004-2006 神经元放电序列时间模式变化的基本规律探索 30300107
2003-2005 神经元放电活动的随机自共振机制及其编码意义的研究30270432
主持国家高技术发展研究计划(863课题)
2008-2010 基于中枢模式发生器工作原理的自适应运动控制技术2007AA02Z310(96万)
负责国家自然科学基金重点项目生命科学部分(数理与生命学部交叉学科项目)
2005-2008 神经放电活动和信息识别中的复杂非线性动力学行为研究 10432010 (50万)
主持部级课题2项
2000-2002 膜片钳、离子图像实验技术的建立(01100301)
2003-2005 心肌细胞兴奋节律的变化规律(01103302)
代表性论文:
Different classification of UPOs in the parametrically different chaotic ISI series,2001.NeuroReport 12.2121-2124.
Integer multiple spiking in neural pacemakers without external periodic stimulation,2001.Phys Lett A 285.63-68.
Experimental observation of stochastic bursting caused by coherence resonance in experimental neural pacemaker,2002.NeuroReport 13.1657-1660.
Dynamics of autonomous stochastic resonance in neural period adding bifurcation scenarios,2003.Phys Lett A.319 (1-2):89-96.
Characteristics of Period adding bifurcation without chaos in firing pattern transitions in an experimental neural pacemaker,2003.Neuroreport,14(17):2153-2157.
Noise induced multi-mode firing patterns in neural period adding bifurcation scenario,2003.Int J Modern Phys B 17(22-24):4195-4200.
A series of bifurcation scenarios in the firing transitions in an experimental neural pacemaker,Int J Bifurcation & Chaos 14(5):1813-1817.
Chaotic and ASR induced firing pattern in experimental neural pacemaker,Continuous,Discrete and Impulsive System (Series B:Applications & Algorithms),2004.11a:19-24.
Understanding of physiological neural firing through dynamical bifurcation machineries.NeuroReport,2006.17(10):995-999.
Period adding bifurcation with chaotic and stochastic bursting in an experimental neural pacemaker.Dynamics of Continuous,Discrete and Impulsive Systems (Series B),2007.14(S5):6-11.
Three cases of the bifurcation from period 1 to period 2 bursting in theoretical and experimental neural models.Dynamics of Continuous,Discrete and Impulsive Systems (Series B),2007.14(S5):41-46.
Identifying distinct stochastic dynamics from chaos:a study on the spontaneous multimode neural firing patterns.International Journal of Bifurcation and Chaos (Accepted).
心肌细胞自发性搏动的整数倍节律及其机理,航天医学与医学工程,2003,16(2):142-144.
心肌细胞自发性搏动节律的分岔和混沌现象,生物物理学报,2003,19(3):279-285.
心肌细胞团搏动的整数倍节律的实验观察,生物物理学报,2004,20(5):355-362.
心肌细胞团搏动的整数倍节律的非线性动力学机制,生物物理学报,2004,20(5):363-370.
心肌细胞自发搏动节律模式和转化机制的实验研究,中国心脏起搏与心电生理杂志,2004,18(z1)77.
心肌单细胞兴奋模式转迁规律和转迁过程中的延迟后去极化、早后去极化的生成,生物物理学报,2006,22(6):441-448.
心肌单细胞兴奋模式转迁规律的非线性动力学机制,生物物理学报,2006,22(6):449-454.
实验性神经起步点的一种新簇放电节律-阵发周期1节律.生物物理学报,2002,18(4):440-447.
神经自发放电的确定性和随机性整数倍节律的比较,生物物理学报,2003,19(3):272-278.
感觉神经放电的随机共振和噪声的作用,生理科学进展,2004.2004,35(4):364-367.
神经兴奋节律的神经动力学研究.复旦神经生物学讲座.2004.XX:109-124(series No.300.
外周期激励下FHN模型产生的两类多峰放电节律.生物物理学报,2008,24(1).
招生方向:
博士后生物学
博士 生物物理学
硕士 生物物理学、生理学、神经生物学
考生方向
生物学、生理学、神经生物学、生物物理学、生物医学工程、物理学、一般力学等、应用数学
它是全国研究生入学考试考过的真题试卷,属已解密信息,对于报考相关专业考生来说,统考专业课(业务课)科目考研真题对于专业课的复习是非常重要的,因为通过研究真题除了能了解到什么知识点最重要,考哪些题型之外还能给我们反映出老师出题的难度如何,考试考点及重点范围有哪些,每个知识点的历年出题频率,每个章节的分值比重,各个章节的出题比重,每年都要反复考的知识点等等。考试真题的重要性是任何的习题资料都高,比起网上流行的所谓“复习题笔记讲义”(少数除外,大部分都是以同一资料冠以不同学校名称冒充的资料),真题真实性高、渠道权威、试题原版扫描保证清晰。在考博信息网的考试资料体系中,也是把专业课真题作为最为核心、最为重要的资料提供给大家的。