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离散混合 Izhikevich 神经元模型:考虑电磁通量耦合的节点与网络行为

神经元与认知 2021-05-24 v1 适应与自组织系统 混沌动力学

摘要

我们分析了在外部电磁场作用下著名 Izhikevich 神经元模型的改进离散化版本的动力学。发现三维 IZH 映射展现出丰富动力学。随着电磁场变化,从分岔图观察到以重复方式出现的倍周期通向混沌的路径。甚至前向与后向延拓分岔图未完全重叠,表明系统存在多稳态。观察到双稳态现象(周期与混沌吸引子共存)。最大 Lyapunov 指数图佐证了周期与混沌吸引子的存在。电磁场与突触电流的 Lyapunov 相图显示出混沌与周期行为的广大参数区域,同时也存在无界区域。随着电磁耦合强度与突触电流的变化,IZH 映射展现出大量尖峰与簇发模式,如混合模式、紧张性尖峰、相位性尖峰、稳态尖峰、规则尖峰、尖峰簇发、周期簇发、相位性簇发、混沌放电等。我们还研究了 IZH 映射神经元在环-星、环、星型网络中的嵌合态。在环-星与环网络中发现了嵌合态,而在星型网络中发现了同步簇,并由时空图、时空 plots、递归图所佐证。离散化 IZH 映射展现的丰富动力学使其成为研究神经动力学的有前景的模型。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.10415,
  title  = {Discrete hybrid Izhikevich neuron model: nodal and network behaviours considering electromagnetic flux coupling},
  author = {Sishu Shankar Muni and Karthikeyan Rajagopal and Anitha Karthikeyan and Sundaram Arun},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10415},
  year   = {2021}
}

备注

18 pages, 13 figures