e-HR神经元模型分岔分析与同步控制

以单个e-HR神经元模型为基础,研究该模型在双参数平面中的分岔特征,以及通过引入磁控忆阻器建立了磁通耦合e-HR神经元模型,并实现同步控制。基于数值模拟发现,e-HR神经元在双参数平面上存在倍周期、逆倍周期、伴有混沌加周期等分岔模式。通过运用自适应控制方法,对从系统施加控制项,使主从系统由混沌态同步到了簇放电态,从而为研究神经元放电模式的产生、迁移和转变提供了有益的探讨。     

磁通e-HR神经元隐藏放电与分岔行为的研究

考虑电磁辐射对神经元放电活动的影响有着重要的现实意义.通过引入磁通变量来描述外界电磁辐射对膜电位的作用,建立了磁通e-HR神经元模型,并详细探讨该系统的放电特征和分岔模式.基于Matcont软件编程仿真的方法,研究了磁通e-HR神经元模型的Hopf分岔行为和共存放电区间,并发现该系统具有隐藏放电行为.此外,通过分析双参数平面上分岔行为,发现该系统存在倍周期、逆倍周期、伴有混沌加周期和无混沌加周期等分岔模式.从而为深入了解磁通神经元隐藏放电的产生和分岔行为提供了有益的探讨.     

电磁感应下HR神经元模型的分岔分析与控制

研究电磁辐射下神经元的放电活动,对神经元相关的病变、控制和治疗具有极大的应用价值。基于理论分析与数值仿真方法,主要研究磁通HR神经元模型的分岔结构及其实现亚临界Hopf分岔稳定性控制。通过数值模拟发现该系统在双参数区域存在加周期1分岔、倍周期分岔与混沌交替现象。此外通过理论分析外界刺激电流的变化下系统平衡点的分布与稳定性,得出该系统存在超(亚)临界Hopf分岔点,并且在亚临界Hopf分岔点附近存在隐藏极限环吸引子。通过运用Washout控制器实现亚临界Hopf分岔稳定性控制,由此消除了隐藏放电现象,从而有助于揭示和理解神经元隐藏放电的产生和转变的内在机制。     

一类神经元模型的放电行为与同步研究

以磁通e-HR神经元模型为基础,基于理论分析与数值仿真相结合的方法,首先分析了磁通e-HR神经元模型的放电行为,发现该神经元模型存在隐藏的极限环吸引子.通过双参数分岔分析观察到,系统具有倍周期和无混沌伴随的加周期等典型的放电行为.设计了自适应同步控制器,研究了时滞对电突触耦合的磁通e-HR神经元模型达到同步的影响.当时...     

混沌神经元的非线性延迟反馈自适应控制

 利用非线性时间延迟自反馈控制方法,研究单个Hindmarsh-Rose（H-R）神经元模型从混沌动力学模式转变为周期模式的自适应控制问题。在单个H-R神经元模型运动微分方程中的第一个微分方程的右端加上一个三次方的非线性延迟自反馈项,并分别将增益因子和时间延迟作为控制参数,给出混沌神经元动力学模式被控制的分岔图。数值模拟分析发现,在增益因子和时间延迟两个参数组合的一些范围内,混沌放电模式的H-R神经元可被自动控制到某一周期模式。被控制的周期模式大都集中在1,2,3,4,6峰周期或多倍周期模式。延迟时间的选取无特别要求,并不像其他混沌系统所要求的必须和嵌入在混沌吸引子内的某不稳周期轨道的周期相同,延迟控制可自适应地引导混沌放电模式到相应的放电峰峰间隔意义上的周期模式,实现信息识别的目的。     

海马结构中DG对CA3的信号传递作用

利用海马结构中的细胞通道模型,数值研究海马中CA3-DG网络的传递特性.首先分析外界刺激对锥体神经元放电节律的影响,放电节律经历周期峰放电,倍周期分岔通向混沌,激变周期3放电进而演化混沌,最后周期簇爆发的完整放电模式变化过程.然后通过突触连接模型,构造CA3-DG神经系统模型,分析了网络中各种神经元突触后电流总和的计算公式,突触后电流对神经元放电节律的影响以及簇爆发的产生机理,网络结构的强大编码能力揭示了CA3结构在海马信息传递中的特性.模型分析包含突触传递的时滞影响,模型结果与海马发放的实验现象相符合.     

电场下HR神经元的分岔分析及其同步

应用数值仿真与自适应同步控制方法,分析了Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型在外加电场的影响下产生的复杂动力学行为.在基于数值模拟得到的双参数图像中了解到该系统具有倍周期分岔、加周期分岔模式以及"梳状"的混沌结构.在此基础上,运用Lyapunov稳定性理论以及未知参数自适应律设计出满足同步条件的自适应控制器,...     

电磁感应下一类新皮层神经元的放电及同步

通过引入磁通变量实现电磁感应电流对膜电位的调制,建立一类新皮层神经元的四维神经元模型.基于单参数分岔图、双参数分岔图及其相应的最大李雅普诺夫指数图详细地分析该模型的放电特性和分岔模式.数值结果表明,该模型在适当的外界刺激和电磁感应强度作用下会产生复杂的分岔行为,即加周期分岔、倍周期和逆倍周期分岔等.有趣的是,该模型在双...     

含时滞的磁通Ghostburster神经元模型的Hopf分岔分析

提出了一个含时滞的磁通Ghostburster神经元模型,研究时滞对该神经元系统动力学行为的影响.利用Routh-Hurwitz判据和稳定性理论讨论了该系统平衡点处局部稳定性与Hopf分岔发生的条件;并通过中心流形定理和范式理论分析了Hopf分岔的方向与周期解的稳定性.数值模拟出该系统在不同时滞作用下的时间序列图、峰峰间期分岔图和双参分岔图.仿真结果表明：在不同时滞作用下,该模型的放电行为发生了延迟现象,并通过加周期分岔放电模式呈现出尖峰放电态和周期簇放电态.研究结果有助于解释延迟效应对电磁辐射作用下神经元系统产生的影响.     

分数阶Chen混沌系统的复合结构分析

首先依照分数阶非线性系统出现混沌的必要条件,分析了分数阶Chen系统出现混沌现象的阶次范围;之后,基于分数阶微积分的预估-校正算法,对该类系统进行了动力学行为的数值仿真研究.进一步,通过引入了一个常数控制器,数值地讨论了分数阶Chen系统混沌吸引子的特殊复合结构,研究发现:导致该复合结构出现的常量控制器幅值大小与受控系统的倍周期分岔点密切相关,具体表现为:系统阶次参数越高,导致受控分数阶Chen系统的倍周期分岔点出现的常数控制器的幅值绝对值越大,这一结果对于了解分数阶Chen混沌系统的吸引子复合结构无疑具有一定参考意义.     

磁通耦合神经元模型的稳定性及Hopf分岔分析

通过磁通耦合的方法将两个磁通神经元耦合, 建立耦合神经元模型. 首先, 利用Routh Hurwitz判据分析平衡点的稳定性, 并计算该模型的唯一平衡点; 其次, 由Hopf分岔定理得到分岔解析解, 并研究模型的分岔方向及分岔周期解的稳定性; 最后, 通过数值仿真模拟模型的动力学行为. 结果表明, 在一定参数范围内, 随着耦合强度的增加, 模型产生亚临界Hopf分岔, 同时出现倒倍周期、 加周期分岔现象和较多的周期窗口, 且增加外界刺激电流可诱导尖峰放电.     

Rikitake双盘发电机模型的混沌与控制

利用非线性动力学理论讨论了Rikitake双盘发电机模型的混沌特性．首先通过数值计算得到该模型的定态解,并分析了该定态解的稳定性．利用数值仿真,得到该模型在一定参数和初始状态下的吸引子．对μ∈[0．1,7],利用全局分岔图．最大Lyapunov指数谱,分维散谱和庞加莱截面图表征了系统在此参数范围内具有的丰富的动力学行为,通过全局分岔图的局部放大,发现系统发生了倒倍周期分岔．倍周期分岔现象．利用比侧微分控制器对系统的混沌行为进行了有敢的控制．并指出系统的混沌特性可以用来模拟地磁场的反转．     

电磁与化学突触作用下ML神经元环状网络的分岔同步

电磁作用对神经元系统的放电行为会产生一定的影响,本论述在ML模型的基础上,建立了电磁作用与化学突触作用下的环状网络ML神经元系统.首先运用四阶龙格库塔法进行关于分岔的数值仿真,分析了ML神经元系统在环状网络中不同参数的分岔过程,并通过时间历程图与相图对分岔图的分岔周期与混沌进行了验证.之后通过引入一个统计量——同步的统...     

一类Mathieu方程的混沌分析及控制

利用数值仿真的方法,对一类Mathieu方程的混沌运动及其控制进行了研究.利用分岔图、Lyapunov指数谱和相图等揭示了该系统经由倍周期分岔通向混沌的路径.采用二次分段函数作为非线性反馈控制器,通过控制后方程的分岔图选择适当的控制参数,对这一类Mathieu方程中的混沌行为进行有效的控制.     

电磁感应下胰腺β细胞的放电及同步分析

细胞内外离子的变化会影响细胞膜电位的变化,产生电磁场的分布.以胰腺β细胞神经元为基础,建立一个由忆阻器实现神经元的磁通量与膜电位之间耦合的四维神经元模型.分析了反馈增益k 1对胰腺β细胞放电模式的影响,得到了不同分岔行为及相应条件.对神经元添加相应外部电刺激Ie xt,考察了其对神经元放电模式的影响,选择合适的参数,进行数值模拟,结果表明系统存在加周期分岔,逆加周期分岔与倍周期分岔之间相互转换,呈现静息态-周期峰-混沌-周期簇放电模式的转迁.分析了磁通耦合胰腺β细胞的同步特性,利用同步差原理,推导出了系统达到同步状态的条件.同时对系统进行双参数分析,分析结果表明,当系统处于弱耦合强度时,随着耦合强度的增加,系统将逐渐达到同步状态,说明在弱耦合强度下增大耦合强度对系统的同步有促进作用.继续增加耦合强度达到一定范围反而不能促进系统达到同步,验证了耦合强度与系统达到同步的关系.     

立方混沌系统的多种目标控制

运用系统变量的状态反馈与参数调整的混合控制策略,对立方混沌系统实施多种目标的混沌控制.理论研究和数值仿真表明:控制方法能实现离散混沌系统的倍周期分岔控制,通过延迟和抑制分岔,确保在较宽的参数范围内达到规则行为;能稳定嵌套在混沌吸引子中的不稳定周期轨道;实现变轨控制,即通过选择合适的调整参数,将系统从一个2n周期轨道控制...     

超音速气流中受热壁板的非线性动力学分析

研究了超音速气流中受热壁板的非线性动力学行为.用规范型方法研究了受热壁板由于Hopf分岔产生的颤振.数值模拟验证了理论分析的结果.利用Runge-Kutta方法对系统进行了计算,给出了系统的相图、分岔图,发现该模型存在混沌运动.当系统参数变化时,该系统可经过倍周期分岔进入混沌或产生阵发性混沌.     

一类神经元模型的Hopf分岔

用非线性动态系统的观点看待神经元的静息和周期放电现象.通过对神经元简化数学模型的理论分析,将神经元的静息态对应模型的稳定平衡态.神经元的神经可激活性对应模型参数处于分岔点附近,神经元的周期放电态对应模型在第1次Hopf分岔之后出现的极限环稳态,用模型的二次Hopf分岔后极限环消失及稳定的不动点重新出现说明神经过程中发生的过强抑制现象.     

电磁辐射下神经元放电模式及其环状耦合同步研究

鉴于外部磁场会对神经元放电活动产生影响,讨论了具有磁场作用的四变量ML(Morris and Lecar)神经元模型,利用快慢动力学揭示了其簇放电类型及分岔过程,并分析了随磁通反馈系数变化时系统放电行为. 同时以三个环状耦合神经元模型为例,通过定义同步判断标准——互相关系数和快慢变量的极大同步差,发现耦合神经元在磁场作用下,很小的耦合强度就可使系统从混沌状态转迁到周期放电模式并能诱导神经元完成从互不相关到簇放电同步再到峰放电同步的转迁. 且在合适的双参数范围内,适当耦合强度下系统更容易实现同步,有助于理解在适当耦合连接方式下电磁辐射对神经网络集群放电活动的影响及其同步机理.     

双侧增加的分段线性不连续映射的边界碰撞分岔

利用Leonov方法研究了一类左右2侧都增加的分段线性不连续映射的动力学行为.通过调节系统的重要参数l,借助理论分析和数值仿真发现映射存在周期数成等差数列增长的加周期现象,也存在混沌和发散现象; 通过推导周期轨道的边界碰撞分岔曲线,确定了稳定周期轨道区域.根据高复杂度水平周期轨道的边界碰撞分岔曲线,结合双参数分岔图,解释了加周期现象和周期叠加现象.