分形吸引域作为敏捷大脑的一种机制
动力系统
2023-11-02 v1 混沌动力学
神经元与认知
摘要
大脑的一个有趣特征是其能够根据环境背景或当前大脑状态，以独特方式对来自环境的异质感觉信号作出响应。在动力系统中，这是多稳态的一个例子，即能够在对应于特定大脑活动/连接模式的多重稳定态之间切换的能力。在本文中，我们描述了一种脑启发动力系统模型中的嵌合态（chimera states），该模型由具有弱个体相互作用与混沌/周期局部动力的网络构成，嵌合态是由同步与失序混合而成的模式。我们利用基于人类扩散张量成像（DTI）导出的真实解剖脑网络上的合成时间序列交互来说明该机制。我们引入所谓的矢量模式态（VPS）作为识别嵌合态与映射吸引域结构的有效方法。通过对不同初值下相似的 VPS 进行聚类，我们表明此类态的共存吸引子呈现出错综“交织”的分形吸引域边界，且可立即到达。这或可解释敏捷大脑在共存吸引子间快速切换模式的能力。
引用
@article{arxiv.2311.00061,
title = {Fractal Basins as a Mechanism for the Nimble Brain},
author = {Erik Bollt and Jeremie Fish and Anil Kumar and Edmilson Roque dos Santos and Paul J. Laurienti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.00061},
year = {2023}
}
备注
51 pages, 14 figures