混沌放电的可兴奋性细胞对外界刺激反应敏感的动力学机制

在大鼠损伤背根节神经元受到去甲肾上腺(NE)、四乙基胺(TEA)和高浓度钙等剌激的实验中,观察到非周期放电的神经元明显地比周期放电的神经元对外界刺激的反应敏感程度高。现有的结果表明许多非周期放电的神经元实际上表现为确定性的混沌运动,比如混沌尖峰放电、混沌簇放电以及整数倍放电等。以修正的胰腺β细胞Chay模型为例,通过对其分岔结构的分析和对构成混沌吸引子的基本骨架的不稳定周期轨道的计算,揭示了分岔、激变和混沌运动对参数敏感依赖性是该现象产生的动力学机制。同时指出以往使用平均发放率来刻划可兴奋性细胞放电活动存在的缺陷,提出了一种新的利用周期轨道信息的刻划方法。

神经元混沌放电局部可视网络模型分析

为研究神经元的放电时间序列随时间的演化特性,提出了一种将放电时间序列的时间域映射到网络域进行处理的方法,即研究基于神经元的复杂网络随时间的演化特征来刻画神经元放电时间序列的时变特性。通过构建滑动时间窗内复杂网络拓扑,并计算其局部可视图的统计特性来实现时间序列时变特征的描述。对神经元map模型三种簇放电时间序列进行复杂网络构建并实现网络拓扑可视化,同时分析网络的统计特性来验证方法的有效性。结果表明,网络的拓扑、平均路径长度和聚类系数均能反映原时间序列的时变形态特征,并对神经元簇放电具有参数敏感性;簇放电稀疏程度与社团大小存在相关性。神经元放电时间序列网络域的时变演化特征能刻画其时间域特性,为神经电信号的处理提供了新的思路。

延迟自反馈控制Hindmarsh-Rose神经元的混沌运动

利用线性时间延迟自反馈方法,研究单个Hindmarsh-Rose(H-R)神经元模型混沌动力学模式的控制问题.分别将增益因子和时间延迟作为控制参数,通过数值模拟分析,发现在增益因子和时间延迟两个参数组合的一些范围内,混沌动力学模式的H-R神经元运动可自动被控制成时间间隔意义上的单峰、2峰、3峰及4峰的周期或多倍周期模式.延迟时间的选取并无特别要求,不必和嵌入在混沌吸引子内的某不稳周期轨道的周期相同,延迟控制自适应地引导混沌轨到相应的放电峰峰间隔的周期模式上.

Chaos Existence in Surface Discharge of Tracking Test

Tracking tests for different polymer materials were carried out to investigate the chaotic behavior of surface discharge. The discharge sequences measured during the discharge process were analyzed for finding the evidence of chaos existence. Four kinds of nonlinear analysis methods were adopted： estimating the largest Lyapunov exponent, calculating the fractal dimension with increasing the embedding dimension, drawing the recurrence plots, and plotting the Poincare maps. It is found that the largest Lyapunov exponent of the discharge is positive, and the plot of fractal dimension, as a function of embedding dimension, will saturate at a value. The recur- rence plots show the chaotic frame-work patterns, and the Poincar6 maps also have the chaotic characteristics. The results indicate that the chaotic behavior does exist in the discharge currents of the tracking test.