電磁輻射下神經(jīng)元的建模及其動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、在神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)元的電活動(dòng)行為依賴于復(fù)雜的電生理?xiàng)l件，這表明在神經(jīng)系統(tǒng)中可以檢測(cè)到復(fù)雜的電磁場(chǎng)分布。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，由于神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部生物電的影響，使得每個(gè)神經(jīng)元的電活行為有所改變。所以當(dāng)神經(jīng)元出現(xiàn)集體的電活動(dòng)行為或者信號(hào)在大量神經(jīng)元之間傳播時(shí)，就應(yīng)該考慮內(nèi)部電磁場(chǎng)的波動(dòng)和穿過(guò)細(xì)胞膜的磁通的作用。基于傳統(tǒng)的Hindmarsh-Rose神經(jīng)元模型引入一維磁通變量，建立起一個(gè)四變量的神經(jīng)元模型用來(lái)描述神經(jīng)元中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在這個(gè)新模型中

2、，考慮到了磁通對(duì)膜電位的作用，在膜電位變量加上記憶電流項(xiàng)。通過(guò)改變初始狀態(tài)研究改造模型的動(dòng)力學(xué)特性，可以觀察到多模式的放電活動(dòng)，這表明了神經(jīng)系統(tǒng)具有記憶效應(yīng)。
　　其次用改進(jìn)的神經(jīng)元模型研究電磁感應(yīng)對(duì)神經(jīng)元?jiǎng)恿W(xué)行為的影響，當(dāng)不同強(qiáng)度的電磁輻射施加在神經(jīng)元上時(shí)，可以檢測(cè)神經(jīng)元中電活動(dòng)的模式轉(zhuǎn)換。改進(jìn)后的神經(jīng)元模型具有更多的分岔參數(shù)而且電活動(dòng)的模式可以在很大的參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。我們發(fā)現(xiàn)電磁輻射可以激發(fā)靜息態(tài)的神經(jīng)元，也可以抑制神經(jīng)

3、元中的電活動(dòng)，重要的是發(fā)現(xiàn)多模式的電活動(dòng)可以交替出現(xiàn)，并且這些結(jié)果與生物實(shí)驗(yàn)一致。
　　基于改進(jìn)的神經(jīng)元模型，通過(guò)進(jìn)行磁通耦合，在神經(jīng)元模型上研究其相位同步。時(shí)變電磁場(chǎng)的效應(yīng)由磁通量來(lái)描述，電磁場(chǎng)的耦合也通過(guò)磁通量的交換來(lái)實(shí)現(xiàn)。神經(jīng)元之間通過(guò)磁通耦合可以實(shí)現(xiàn)完美的相位同步。通過(guò)計(jì)算Lyapunov指數(shù)和Lyapunov維度來(lái)檢測(cè)混沌時(shí)間序列的相位同步。
　　最后基于一個(gè)憶阻器網(wǎng)絡(luò)，研究其網(wǎng)絡(luò)同步行為。網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)選擇恰當(dāng)?shù)鸟?/p>