首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 421 毫秒
1.
脑神经网络在一定条件下可以自发出现行波、驻波、螺旋波,这些有序时空斑图的出现往往与某种神经疾病有关,但是其产生的机制尚未完全清楚,如何定量描述这些时空斑图的性质仍需要探索,为了解决这些问题,本文采用Hindmarsh-Rose神经元模型研究了具有排斥耦合的二维双耦合层神经元网络从混沌初相位开始演化的动力学行为,并用改进的集团熵来描述神经元网络的时空斑图.数值模拟结果表明:排斥耦合既可以促进有序斑图的形成,也可以抑制有序斑图的形成.适当选择排斥和兴奋性耦合强度,排斥耦合可导致单螺旋波、多螺旋波、行波、螺旋波和靶波与其他态共存、行波与驻波共存等有序斑图出现,螺旋波、行波出现概率分别达到0.4555和0.1667.靶波与其他态共存和行波与驻波共存出现概率分别达到0.0389和0.1056,我们提出的集团熵可以较好区分这些有序斑图和混沌态.当排斥耦合强度足够大时,网络一般处于混沌态.当网络处于弱耦合状态时,通过计算集团熵发现网络可以出现很大集团,这些结果有助于理解在实验中观察到的现象,从而能为神经疾病治疗提供帮助.  相似文献   

2.
汪芃  李倩昀  黄志精  唐国宁 《物理学报》2018,67(17):170501-170501
大脑皮层在一定条件下可以自发出现螺旋波和平面波,为了了解这些有序波的产生机制,构造了一个双层的二维神经元网络.该网络由最近邻兴奋性耦合和长程抑制性耦合层组成,采用修改后的Hindmarsh-Rose神经元模型研究了该混沌神经元网络从具有随机相位分布的初态演化是否能自发出现各种有序波.数值模拟结果表明:当抑制性耦合强度比较小时,系统一般不会自发出现有序波;在兴奋性耦合强度足够大的情况下,抑制性耦合强度越大,系统越容易产生有序波.系统出现不同的有序波与系统初态和耦合强度有密切关系,适当选择兴奋性和抑制性耦合的耦合强度,系统会自发出现迷宫斑图、平面波、单螺旋波、多螺旋波、旋转方向相反的螺旋波对、双臂螺旋波、靶波、向内方形波等有序波斑图.螺旋波、迷宫斑图和内向方形波出现概率分别达到27.5%, 21.5%和10.0%,这里的迷宫斑图是由不同传播方向的许多平面波组成,其他有序波出现概率比较小.研究结果有助于理解发生在大脑皮层中的自组织现象.  相似文献   

3.
孙晓娟  杨白桦  吴晔  肖井华 《物理学报》2014,63(18):180507-180507
以一维环形耦合的非全同FitzHugh-Nagumo神经元网络为研究对象,讨论这种异质神经元在环上的不同排列对其频率同步的影响.研究结果显示,异质神经元的排列不同,对应的神经元网络达到频率同步所需的临界耦合强度也不完全相同.在平均意义下,异质性较小的神经元在环上的距离越近,神经元网络达到频率同步所需的临界耦合强度越大;相反,异质性较大的神经元在环上的距离越近,神经元网络达到同步所需的临界耦合强度越小.通过对频率同步过程的分析,进一步给出了产生这一现象的动力学机理.  相似文献   

4.
Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
汪芃  李倩昀  唐国宁 《物理学报》2018,67(3):30502-030502
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.  相似文献   

5.
在大脑皮层中,神经元大范围的同步放电可以引发癫痫,而癫痫发作期间可以自发出现螺旋波,大量神经元的同步放电与螺旋波自发产生之间的关系目前仍不清楚.本文通过增加水平长程连接构造了具有局域长程耦合区的二维神经元网络,采用Morris-Lecar神经元模型研究了具有多个长方形长程耦合区的神经元网络中波的传播,数值模拟结果表明:传播方向与长程耦合朝向平行的平面波和靶波经过长程耦合区会导致长程耦合区内的神经元同步激发,这种同步激发伴随一部分神经元延迟激发,而另一部分提前激发;当长程耦合区宽度超过临界宽度时,长程耦合区所有神经元延迟激发;当长程耦合区宽度超过最大导通宽度时,波将不能通过长程耦合区.当适当选择长方形长程耦合区的尺寸时,神经元同步激发可使网络出现波回传效应和具有波传播方向的选择性,而且这种波传播方向的选择性对神经元是否处于定态和耦合强度变化很敏感,以致高频平面波列可以部分通过宽度超过最大导通宽度的长程耦合区,因此可以通过对长程耦合区内的神经元施加微扰来控制低频波是否可以通过一定宽度的长程耦合区.对于适当选取的神经元网络结构,当平面波或靶波经过长程耦合区时,网络可自发出现自维持平面波、螺旋波和靶波等现象.本文对产生这些现象的物理机制作了分析.  相似文献   

6.
王国威  付燕 《计算物理》2023,(5):622-632
在随机边界条件下构建由200×200个Izhikevich神经元组成的方形网络,并利用计算机模拟计算方形网络的时空特性和同步因子,对神经元的放电模式、分岔现象以及方形网络的时空模式和同步性质进行研究。研究结果表明:在相同电流刺激和耦合强度下,由不同放电模式Izhikevich神经元构建的方形网络中,仅当神经元处于Regular Spiking放电模式下才能在网络中观察到螺旋波种子的出现和消失;对于其他放电模式(Fast Spiking, Chattering和Intrinsically Bursting)的Izhikevich神经元构建的方形网络,则无法观察到螺旋波种子的出现。当外界电流刺激恒定时,只有当神经元之间的耦合强度为中等大小时才可在方形网络中观察到螺旋波种子的出现和消亡,相对较小或较大的耦合强度不能诱导神经元网络出现螺旋波种子。对方形神经网络中的同步因子研究发现同步因子随耦合强度的变化存在类似“反共振”的形式。  相似文献   

7.
采用Br模型研究了通过被动介质耦合的两二维可激发系统中螺旋波的同步,被动介质由可激发元素组成,这些元素之间不存在耦合.数值模拟结果表明,被动介质对螺旋波的同步有很大影响,当两系统中的初态螺旋波相同时,被动介质可导致稳定螺旋波发生漫游,螺旋波转变为螺旋波对或反靶波;当两系统中的初态螺旋波不同步时,在适当的参数下,两螺旋波可以实现同步、相同步,此外还观察到两螺旋波波头相互排斥、多螺旋波共存、同步的时空周期斑图、系统演化到静息态等现象.在被动介质中,一般可观察到波斑图,但是在某些情况下,被动介质会出现同步振荡现象.这些结果有助于人们理解心脏系统中出现的时空斑图.  相似文献   

8.
研究电突触、化学突触以及两者共存对忆阻Rulkov神经模型集体动力学行为的影响。对于两个忆阻Rulkov神经元系统,各种耦合方式都能使系统实现同步。对于不同的耦合强度,神经元呈现不同的放电模式,如方波,三角波,脉冲放电等。当电突触、化学突触同时存在时,系统的同步更依赖于电耦合强度。对全局耦合忆阻Rulkov神经网络同步的研究表明:化学突触单独作用时,同步发生在耦合参数的某个区域范围,当化学耦合强度超过某一阈值时,同步会随着耦合强度的增加而被破坏。电突触单独作用时,系统很快到达同步状态,并且电耦合强度是决定神经元处于静止还是峰放电的关键因素,随着电耦合强度增加,神经元放电频率、振幅增大。当电、化学耦合同时存在时,耦合强度的增加使神经元由静息转变为圆弧放电,并进入同步状态。本文提供了一种通过调整耦合方式和耦合强度,控制神经网络放电模式及其同步的可能方法。  相似文献   

9.
研究了束缚在梯子形光晶格中的中性原子与高精度腔耦合的系统,发现由超辐射引起的准周期调制可以导致迁移率边和重返局域化现象的出现.在平均场近似下,超辐射现象可以引起两种不同频率的准周期调制,它们可以由腔场和泵浦场有效调节.在本文的观测范围内,当高频调制强度小于某一临界值时,系统随着低频调制强度的增加经历一次局域转变.通过数值求解分形维度、密度分布、平均参与率、平均逆参与率以及标度分析,证明了局域转变历经的临界相区存在迁移率边;当高频调制强度大于临界值时,随着低频调制强度的增强,系统依次经历完全扩展相-临界相-完全局域相-临界相-完全局域相,这是一个典型的重返局域化现象.最后给出了局域化相图.该研究结果为超辐射相变和重返局域化现象的研究建立了联系,也为重返局域化的研究搭建了新的平台.  相似文献   

10.
王付霞  谢勇 《物理学报》2013,62(2):20509-020509
以修正过的Morris-Lecar神经元模型为例,讨论了“Hopf/homoclinic”簇放电和“SubHopf/homoclinic"簇放电之间的同步行为.首先,分别考察了同一拓扑类型的两个耦合簇放电神经元的同步行为,发现“Hopf/homoclinic”簇放电比“SubHopf/homoclinic”簇放电达到膜电位完全同步所需要的耦合强度小,即前者比后者更容易达到膜电位完全同步.其次,对这两个不同拓扑类型的簇放电神经元的耦合同步行为进行了讨论.通过数值分析发现随着耦合强度的增加,两种不同类型的簇放电首先达到簇放电同步,然后当耦合强度足够大时甚至可以达到膜电位完全同步,并且同步后的放电类型更接近容易同步的簇放电类型,即“Hopf/homoclinic”簇放电.然而令人奇怪的是此时慢变量并没有达到完全同步,而是相位同步;慢变量之间呈现为一种线性关系.这一点和现有文献的结果截然不同.  相似文献   

11.
刘莹莹  潘炜  江宁  项水英 《光子学报》2014,(9):1023-1027
针对双延时和三延时互耦合半导体激光器系统,研究了互耦合延时和互耦合强度对实时混沌同步质量的影响,提出了双延时互耦合系统中可将其中一个互耦合延时看作反馈延时的思想,揭示了多延时互耦合半导体激光器系统实时混沌同步条件和规律.研究结果表明,多延时互耦合系统中,某两条双向链路的互耦合延时比值为2,是实现高品质实时混沌同步的基本条件;增大互耦合强度,可以改善实时混沌同步品质,且在较低的等效耦合强度条件下,双延时互耦合系统较三延时互耦合系统更易于实现良好的实时混沌同步.  相似文献   

12.
刘莹莹  潘炜  江宁  项水英 《光子学报》2012,41(9):1023-1027
针对双延时和三延时互耦合半导体激光器系统,研究了互耦合延时和互耦合强度对实时混沌同步质量的影响,提出了双延时互耦合系统中可将其中一个互耦合延时看作反馈延时的思想,揭示了多延时互耦合半导体激光器系统实时混沌同步条件和规律.研究结果表明,多延时互耦合系统中,某两条双向链路的互耦合延时比值为2,是实现高品质实时混沌同步的基本条件;增大互耦合强度,可以改善实时混沌同步品质,且在较低的等效耦合强度条件下,双延时互耦合系统较三延时互耦合系统更易于实现良好的实时混沌同步.  相似文献   

13.
In this paper networks that optimize a combined measure of local and global synchronizability are evolved. It is shown that for low coupling improvements in the local synchronizability dominate network evolution. This leads to an expressed grouping of elements with similar native frequency into cliques, allowing for an early onset of synchronization, but rendering full synchronization hard to achieve. In contrast, for large coupling the network evolution is governed by improvements towards full synchronization, preventing any expressed community structure. Such networks exhibit strong coupling between dissimilar oscillators. Albeit a rapid transition to full synchronization is achieved, the onset of synchronization is delayed in comparison to the first type of networks. The paper illustrates that an early onset of synchronization (which relates to clustering) and global synchronization are conflicting demands on network topology.  相似文献   

14.
We consider the problem of synchronization in uncertain generic complex networks. For generic complex networks with unknown dynamics of nodes and unknown coupling functions including uniform and nonuniform inner couplings, some simple linear feedback controllers with updated strengths are designed using the well-known LaSalle invariance principle. The state of an uncertain generic complex network can synchronize an arbitrary assigned state of an isolated node of the network. The famous Lorenz system is stimulated as the nodes of the complex networks with different topologies. We found that the star coupled and scale-free networks with nonuniform inner couplings can be in the state of synchronization if only a fraction of nodes are controlled.  相似文献   

15.
This paper explores the intra-layer synchronization in duplex networks with different topologies within layers and different inner coupling patterns between, within, and across layers. Based on the Lyapunov stability method, we prove theoretically that the duplex network can achieve intra-layer synchronization under some appropriate conditions, and give the thresholds of coupling strength within layers for different types of inner coupling matrices across layers. Interestingly,for a certain class of coupling matrices across layers, it needs larger coupling strength within layers to ensure the intra-layer synchronization when the coupling strength across layers become larger, intuitively opposing the fact that the intra-layer synchronization is seemly independent of the coupling strength across layers. Finally, numerical simulations further verify the theoretical results.  相似文献   

16.
Dynamical weights and enhanced synchronization in adaptive complex networks   总被引:4,自引:0,他引:4  
Dynamical organization of connection weights is studied in scale-free networks of chaotic oscillators, where the coupling strength of a node from its neighbors develops adaptively according to the local synchronization property between the node and its neighbors. We find that when complete synchronization is achieved, the coupling strength becomes weighted and correlated with the topology due to a hierarchical transition to synchronization in heterogeneous networks. Importantly, such an adaptive process enhances significantly the synchronizability of the networks, which could have meaningful implications in the manipulation of dynamical networks.  相似文献   

17.
Xiang Li 《Physica A》2008,387(26):6624-6630
This paper investigates the role of asymmetrical degree-dependent weighted couplings in synchronization of a network of Kuramoto oscillators, where the conditions of coupling criticality for the onset of phase synchronization in degree-weighted complex networks are arrived at. The numerical simulations visualize that for networks having power-law or exponential degree distributions, asymmetrical degree-weighted couplings (with increasing weighting exponent β) increases the critical coupling to achieve the onset of phase synchronization in the networks.  相似文献   

18.
李智  施颂椒 《中国物理》2004,13(8):1221-1225
Global synchronization of Chua‘s chaotic dynamical networks with coupling delays is investigated in this paper.Unlike other approaches, where only local results were obtained, the network is found to be not linearized in this paper.Insteat, the global synchronization is obtained by using the linear matrix inequality theory. Moreover, some quite simple linear-state-error feedback controllers for global synchronization are derived, which can be easily constructed based on the minimum eigenvalue of the coupling matrix. A simulation of Chua‘s chaotic network with global coupling delays in nodes is finally given, which is used to verify the theoretical results of the proposed global synchron izationscheme.  相似文献   

19.
Bu Zhi Qin 《Physics letters. A》2010,374(38):3942-3950
Global synchronization of directed networks with switching topologies is investigated. It is found that if there exists at least one directed spanning tree in the network with the fixed time-average topology and the time-average topology is achieved sufficiently fast, the network will reach global synchronization for appreciate coupling strength. Furthermore, this appreciate coupling strength may be obtained by local adaptive approach. A sufficient condition about the global synchronization is given. Numerical simulations verify the effectiveness of the adaptive strategy.  相似文献   

20.
Hui Liu  Juan Chen 《Physica A》2010,389(8):1759-534
This paper investigates generalized synchronization of three typical classes of complex dynamical networks: scale-free networks, small-world networks, and interpolating networks. The proposed synchronization strategy is to adjust adaptively a node’s coupling strength based on the node’s local generalized synchronization information. By taking the auxiliary-system approach and using the Lyapunov function method, we prove that for any given initial coupling strengths, the generalized synchronization can take place in complex networks consisting of nonidentical dynamical systems. It is demonstrated that the coupling strengths are affected by topologies of the networks. Furthermore, it is found that there are hierarchical features in the processes of generalized synchronization in scale-free networks because of their highly heterogeneous distributions of connection degree. Finally, we discuss in detail how a network’s degree of heterogeneity affects its generalization synchronization behavior.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号