昆虫中枢模式发生器相位振荡器模型中的步态转换
动力系统
2017-08-23 v2
摘要
腿式运动涉及多种步态。据观察，快速奔跑的昆虫（蟑螂）采用三足步态，即三条腿同时在摆动相离地，而缓慢行走的昆虫（竹节虫）使用四足步态，即两条腿同时离地。果蝇同时使用这两种步态，并在中等速度下表现出从四足到三足的转换。在此，我们研究在一个离子通道爆发神经元模型中步进频率对步态转换的影响，其中每个细胞代表中枢模式发生器的半节段胸神经回路。采用相位约化，我们将由24个常微分方程表示的爆发神经元网络简化为6个耦合的非线性相位振荡器，每个对应于控制一条腿的神经元子网络。假设左右腿保持恒定相位差（对侧对称性），我们将方程从6个减至3个，从而允许分析定义在环面上的具有2个相位差的动力系统。我们展示了随着速度增加，发生从多个稳定四足步态到唯一稳定三足步态的分岔。最后，我们考虑拟合到自由行走果蝇的两组数据的步态转换。
引用
@article{arxiv.1704.05738,
title = {Gait transitions in a phase oscillator model of an insect central pattern generator},
author = {Zahra Aminzare and Vaibhav Srivastava and Philip Holmes},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.05738},
year = {2017}
}