二维映射神经元模型中的相干双共振

在具有稳定次阈值振荡特性的二维映射神经元模型中,研究了在没有外界输入信号时噪声对体系动力学的影响.通过数值计算发现了当体系的确定性动力学处于静息状态时,噪声可以诱导出神经元膜电位的随机振荡,而且随着噪声强度的变化,这种振荡的相干性具有两个极大值.另外我们还研究了当体系的确定性动力学处于稳定次阈值振荡及神经脉冲状态时的噪声效应,结果表明噪声对体系动力学的影响与其确定性动力学的分岔特性密切相关.     

耦合小世界神经网络的随机共振

噪声广泛存在于生物神经系统中,对系统功能具有重要作用.采用神经元二维映射模型构建一个复杂神经网络,由多个小世界子网络构成,研究了Gaussian白噪声诱导的随机共振现象.研究发现,只有合适的噪声强度才能使神经网络对输入刺激信号的频率响应达到峰值.另外,网络结构对系统随机共振特性有重要影响.在固定的耦合强度下,存在一个最优的局部小世界子网络结构,使得整个系统的频率响应最佳.     

高斯白噪声对神经元二维映射模型动力学的影响

从神经元二维映射模型出发，用高斯白噪声模拟了神经元的噪声环境，进而研究了高斯白噪声对参数空间相图的影响.研究发现，噪声可以提高系统的可兴奋性.通过数值模拟研究了噪声引起的相干共振现象.结果表明，只有当系统参数选取在静息区域且接近连续点火和静息状态分界线时才可以得到相干共振现象. 关键词： 高斯白噪声 神经元二维映射模型 相图 相干共振     

Hindmarsh-Rose神经元的随机自共振和噪声影响下的同步

研究了噪声对Hindmarsh-Rose(HR)神经元随机自共振和同步的影响。将高斯白噪声加入HR神经元模型的膜电位上，把外界直流电作为分岔参数，分别考虑参数处于Hopf分岔前、Hopf分岔附近和Hopf分岔后时，噪声影响下的随机自共振现象。两个未经耦合的全同HR神经元，如果接受相同的噪声激励，只要噪声强度高于某临界值，就能达到完全同步。进一步，噪声能够增强弱耦合神经元的完全同步。数值结果表明簇放电的神经元比峰放电的神经元更容易被噪声诱导而达到完全同步，耦合也增强了神经元对噪声激励的灵敏度。     

非高斯噪声激励下FitzHugh-Nagumo神经元系统的随机共振

研究了乘性非高斯噪声和加性高斯白噪声共同激励下FitzHugh-Nagumo(FHN) 神经元系统的随机共振问题. 利用路径积分法和两态模型理论, 推导出系统信噪比的表达式. 研究结果表明: 系统参数在不同的取值条件下, FHN神经元模型出现了随机共振和双重随机共振现象. 此外, 非高斯参数q在不同的取值条件下, 乘性噪声强度和加性噪声强度对信噪比的影响是不同的. 非高斯噪声的加入有利于增强FHN神经元系统的信号响应.     

弱噪声极限下二维布朗运动的随机共振现象

在弱噪声极限下，应用多维Fokker-Planck方程的与时间有关问题方面的理论，推导了对称双稳势阱中二维布朗粒子的概率跃迁速率，并基于绝热近似理论研究了弱噪声极限下受小幅低频周期力驱动的二维布朗运动的随机共振现象.与以前的结果相比，所得到的信噪比与阻尼系数的大小无关.精确的数值模拟结果进一步说明了所得的信噪比的适用性. 关键词： 二维布朗运动 弱噪声极限 随机共振 信噪比     

乘性二次噪声驱动的线性过阻尼振子的随机共振

针对乘性二次噪声和加性周期调制噪声联合驱动的线性过阻尼振子, 利用随机平均法推导了系统响应的一阶、 二阶稳态矩以及稳态响应振幅和方差的解析表达式. 理论分析和仿真实验均表明这类系统具有比传统的由线性噪声驱动的线性系统更丰富的动力学特性; 当二次噪声的系数满足一定条件时, 系统稳态响应的振幅及方差均存在广义随机共振现象.     

具有频率噪声的单模激光线性模型随机共振

将频率有涨落的周期信号输入单模激光增益模型,计算出输出光强的相关函数及功率谱,对信噪比随噪声强度和系统参数的变化进行了研究. 结果表明:信噪比随频率噪声强度的变化、抽运噪声强度的变化、量子噪声强度的变化均出现随机共振;信噪比随增益系数和损失系数的变化也出现随机共振. 关键词： 频率噪声 功率谱 随机共振     

二次采样随机共振频谱研究与应用初探

研究了双稳系统随机共振频谱的洛伦兹分布特征，得出在谱分布能量较集中的低频区才能产生可辨识的随机共振谱峰. 探讨了大参数信号双稳系统的二次采样随机共振的频谱特性. 以强噪声中弱信号的检测为实例，阐述了二次采样随机共振技术的具体应用. 关键词： 随机共振 二次采样随机共振 双稳系统 频谱     

一类非线性神经网络系统的超阈值随机共振现象

超阈值随机共振可用来解释一些生物现象.本文对一类非线性多阈值神经网络模型的超阈值 随机共振现象进行了探讨. 首先推导出了系统输出互信息的表达式, 然后分析了系统参数及噪声对互信息量的影响.通过数值计算发现,在阈值系统的信息传递过程中, 根据乘性噪声和加性噪声对系统信息传递影响的不同, 对系统的阈值进行恰当选取是至关重要的. 此外, 还发现系统的阈值单元数目越多, 超阈值随机共振现象就越容易出现.     

Physics of neural synchronisation mediated by stochastic resonance

In this paper I discuss how synchronisation among neurons is affected by noise. Synchronisation of model neurons, which are basically autonomous relaxation oscillators, is enhanced by the addition of low levels of current noise and destroyed by the addition of higher levels of noise. Such neural stochastic resonance also occurs among neural networks in living systems at least at two functionally important scales, both within local networks and between the larger neuronal groups that are thought to implement complex cognitive and perceptual processes.     

A stochastic return map for stochastic differential equations

A method is presented for constructing a stochastic return map from a stochastic differential equation containing a locally stable limit cycle and small-amplitude [O()] additive Gaussian colored noise. The construction is valid provided the correlation time isO() orO(1). The effective noise in the return map has nonzeroO( ²) mean and is state dependent. The method is applied to a model dynamical system, illustrating how the effective noise in the return map depends on both the original noise process and the local deterministic dynamics.     

阈下激励与噪声联合作用下肝细胞系统的内钙时空随机共振问题

研究阈下周期信号激励对耦合肝细胞系统内钙离子浓度（［Ca²⁺］)的时空随机共振性质的影响.当阈下激励的频率等于确定性系统在Hopf分岔点附近的频率时,它就会极大地提高随机耦合系统内发生［Ca²⁺］喷发的细胞的比例,通过对喷发比的自相关函数计算得知阈下激励增强了系统在高斯白噪声作用下［Ca²⁺］的时间共振性.通过数值模拟得知,对于不同耦合强度,都存在最优噪声强度使得随机系统内［Ca²⁺］时间共振达到最佳,并且随着细胞间耦 关键词： 钙振动 噪声 阈下激励 随机共振     

声学随机共振实验

在特定的非线性系统中,噪声的存在能够增强信号的响应, 这种现象为随机共振. 本文实验通过观察噪声对听觉阈限的影响,使学生了解声学中的随机共振现象.     

Coherent stochastic resonance in a system with in-out intermittency

We study the effect of noise on the properties of in-out intermittency. We add noise to a single variable of the system: the one parallel to the invariant subspace. At some magnitude of noise, a new kind of coherent stochastic resonance is observed in which the average time spent near the invariant subspace has a maximum as a function of the magnitude of the noise. We present numerical simulations of this phenomenon and a simple theoretical model using a Markov chain.     

Stochastic resonance in with additive noises a stochastic bistable system and square-wave signal

<正>This paper considers the stochastic resonance in a stochastic bistable system driven by a periodic square-wave signal and a static force as well as by additive white noise and dichotomous noise from the viewpoint of signal-to-noise ratio.It finds that the signal-to-noise ratio appears as stochastic resonance behaviour when it is plotted as a function of the noise strength of the white noise and dichotomous noise,as a function of the system parameters,or as a function of the static force.Moreover,the influence of the strength of the stochastic potential force and the correlation rate of the dichotomous noise on the signal-to-noise ratio is investigated.