Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究

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汪芃, 李倩昀, 唐国宁. 2018: Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究, 物理学报, 67(3): 38-47. doi: 10.7498/aps.67.20172140
引用本文: 汪芃, 李倩昀, 唐国宁. 2018: Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究, 物理学报, 67(3): 38-47. doi: 10.7498/aps.67.20172140
Wang Peng, Li Qian-Yun, Tang Guo-Ning. 2018: Spontaneous generation of spiral wave in the array of Hindmarsh-Rose neurons, Acta Physica Sinica, 67(3): 38-47. doi: 10.7498/aps.67.20172140
Citation: Wang Peng, Li Qian-Yun, Tang Guo-Ning. 2018: Spontaneous generation of spiral wave in the array of Hindmarsh-Rose neurons, Acta Physica Sinica, 67(3): 38-47. doi: 10.7498/aps.67.20172140

Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究

Spontaneous generation of spiral wave in the array of Hindmarsh-Rose neurons

  • 摘要: 采用Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型,研究了二维神经元阵列系统从一个具有随机相位分布的初态演化最终是否能自发产生螺旋波的问题.数值结果表明:系统是否出现螺旋波与单个HR神经元的状态、系统的初态和耦合强度有关,其中单个HR神经元的振荡状态起主要作用.当单个HR神经元处于一周期振荡态时,在一定的耦合强度范围内系统都会自发出现多个螺旋波和螺旋波对,出现螺旋波与系统初态无关,只要适当选择耦合强度,在系统中可以出现单个螺旋波.当耦合强度超过某一阈值后,继续增加耦合强度,系统会呈现三种不同的动力学行为,分别与三类初态有关.系统从第一类初态演化将偶尔出现单个螺旋波,系统从第二类和第三类初态演化将分别出现间歇性全局同步振荡和振荡死亡.当单个神经元处于二周期态时,只有当系统神经元的初相位比较均匀分布时,系统才能自发出现螺旋波,而且出现螺旋波的耦合强度范围大为减少.当神经元处于更高的周期态时,系统一般不容易自发出现螺旋波.这些结果有助于人们了解大脑皮层自发产生螺旋波的机制.
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出版历程
  • 刊出日期:  2018-02-15

Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究

  • 广西师范大学物理科学与技术学院,桂林,541004

摘要: 采用Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型,研究了二维神经元阵列系统从一个具有随机相位分布的初态演化最终是否能自发产生螺旋波的问题.数值结果表明:系统是否出现螺旋波与单个HR神经元的状态、系统的初态和耦合强度有关,其中单个HR神经元的振荡状态起主要作用.当单个HR神经元处于一周期振荡态时,在一定的耦合强度范围内系统都会自发出现多个螺旋波和螺旋波对,出现螺旋波与系统初态无关,只要适当选择耦合强度,在系统中可以出现单个螺旋波.当耦合强度超过某一阈值后,继续增加耦合强度,系统会呈现三种不同的动力学行为,分别与三类初态有关.系统从第一类初态演化将偶尔出现单个螺旋波,系统从第二类和第三类初态演化将分别出现间歇性全局同步振荡和振荡死亡.当单个神经元处于二周期态时,只有当系统神经元的初相位比较均匀分布时,系统才能自发出现螺旋波,而且出现螺旋波的耦合强度范围大为减少.当神经元处于更高的周期态时,系统一般不容易自发出现螺旋波.这些结果有助于人们了解大脑皮层自发产生螺旋波的机制.

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