電磁輻射下神經元的建模及其動力學分析.pdf

1、在神經系統(tǒng)中，神經元的電活動行為依賴于復雜的電生理條件，這表明在神經系統(tǒng)中可以檢測到復雜的電磁場分布。根據電磁感應定律，由于神經系統(tǒng)內部生物電的影響，使得每個神經元的電活行為有所改變。所以當神經元出現集體的電活動行為或者信號在大量神經元之間傳播時，就應該考慮內部電磁場的波動和穿過細胞膜的磁通的作用。基于傳統(tǒng)的Hindmarsh-Rose神經元模型引入一維磁通變量，建立起一個四變量的神經元模型用來描述神經元中的電磁感應現象。在這個新模型中

2、，考慮到了磁通對膜電位的作用，在膜電位變量加上記憶電流項。通過改變初始狀態(tài)研究改造模型的動力學特性，可以觀察到多模式的放電活動，這表明了神經系統(tǒng)具有記憶效應。
　　其次用改進的神經元模型研究電磁感應對神經元動力學行為的影響，當不同強度的電磁輻射施加在神經元上時，可以檢測神經元中電活動的模式轉換。改進后的神經元模型具有更多的分岔參數而且電活動的模式可以在很大的參數范圍內進行選擇。我們發(fā)現電磁輻射可以激發(fā)靜息態(tài)的神經元，也可以抑制神經

3、元中的電活動，重要的是發(fā)現多模式的電活動可以交替出現，并且這些結果與生物實驗一致。
　　基于改進的神經元模型，通過進行磁通耦合，在神經元模型上研究其相位同步。時變電磁場的效應由磁通量來描述，電磁場的耦合也通過磁通量的交換來實現。神經元之間通過磁通耦合可以實現完美的相位同步。通過計算Lyapunov指數和Lyapunov維度來檢測混沌時間序列的相位同步。
　　最后基于一個憶阻器網絡，研究其網絡同步行為。網絡可以通過選擇恰當的耦