由二维映射揭示的受迫层级昼夜节律系统的同步动力学

昼夜节律系统同步于24小时光暗周期的能力是其最重要的性质之一。近来引入了一种称为同步映射的新工具，用于研究单个振荡器的该过程。在此我们将该映射推广，以研究由驱动外周昼夜节律振荡器的中枢昼夜节律振荡器组成的层级系统中的光暗受迫效应。我们发展了将耦合系统的高维相空间降维以导出广义二维同步映射的技术。确定各类不动点的性质，并理解其稳定与不稳定流形，可得到昼夜节律系统周期轨道存在性与稳定性的条件。我们利用该映射研究解的多种性质如何依赖于参数与初始条件，包括同步所需时间及同步方向。我们表明，在考虑层级系统时，相位超前与相位滞后概念需要审慎评估。