時(shí)滯對(duì)小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步和共振的作用機(jī)制研究.pdf

1、神經(jīng)科學(xué)中的同步和共振對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)的傳播與處理有著重要的影響,在最近幾年受到越來越多的關(guān)注并被科學(xué)家廣泛地研究。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步是指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中全部神經(jīng)元同時(shí)放電或者放電呈一個(gè)固定的時(shí)間間隔的現(xiàn)象,而隨機(jī)共振則是指非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)在噪聲環(huán)境中對(duì)外加弱信號(hào)刺激產(chǎn)生一個(gè)最優(yōu)輸出信噪比的現(xiàn)象。臨床證據(jù)表明一些神經(jīng)疾病,例如帕金森癥、癲癇和不自主顫栗等是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的異常同步導(dǎo)致的。因此,本文以Rulkov提出的二維映射模型為基礎(chǔ)構(gòu)建小世界神經(jīng)網(wǎng)

2、絡(luò),通過數(shù)學(xué)仿真來研究不同的網(wǎng)絡(luò)參數(shù),例如耦合強(qiáng)度,時(shí)間延遲和重連概率等對(duì)小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步和隨機(jī)共振的影響,為深入理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)傳播與處理及神經(jīng)疾病的致病機(jī)理提供了理論基礎(chǔ)。
　　本文分別研究了在電興奮性和電抑制性突觸耦合下的小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步,并詳細(xì)地區(qū)分了小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部同步和全局同步。仿真結(jié)果表明,時(shí)間延遲即可以促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的同步又可以抑制網(wǎng)絡(luò)的同步,即同向同步區(qū)域和反向同步區(qū)域交替出現(xiàn)。網(wǎng)路的重連概率對(duì)小世界網(wǎng)絡(luò)

3、的同步具有復(fù)雜的影響,無論是在電興奮性突觸還是在電抑制性突觸耦合下,局部同步幾乎不受重連概率變化的影響,而重連概率主要對(duì)小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全局同步有重要影響,即在特定的時(shí)間延遲下,隨著重連概率的增大,也就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)越接近隨機(jī)網(wǎng)絡(luò),越容易引起神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的全局同向同步。
　　研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)共振的發(fā)生與起搏器的引起位置無關(guān),與同步類似,時(shí)間延遲即可以促進(jìn)也可以抑制小世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)共振,且隨機(jī)共振依次出現(xiàn)在時(shí)間延遲等于起搏器振蕩周期