【摘 要】
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神经元是大脑的基础单元。神经元细胞内外各种离子的进出调控着神经元的信号传递,研究神经元如何实现复杂环境下的信号传递是目前神经科学的各个领域的重要研究课题,有助于人类进一步探索和开发大脑的机能。对神经元的研究有很多模型,但大多模型对神经元的刻画都有局限性。在众多模型中,Hindmarsh-Rose（HR）神经元模型具备便于分岔分析的特点,被研究者广泛使用。本文基于三维HR神经元模型,利用非线性动力学
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神经元是大脑的基础单元。神经元细胞内外各种离子的进出调控着神经元的信号传递,研究神经元如何实现复杂环境下的信号传递是目前神经科学的各个领域的重要研究课题,有助于人类进一步探索和开发大脑的机能。对神经元的研究有很多模型,但大多模型对神经元的刻画都有局限性。在众多模型中,Hindmarsh-Rose（HR）神经元模型具备便于分岔分析的特点,被研究者广泛使用。本文基于三维HR神经元模型,利用非线性动力学的研究方法,探究了在电磁辐射下的HR神经元模型的动力学行为。另外,推导了电场辐射下的HR神经元模型动力学行为。研究了两种修正模型在链式神经网络下的同步性。研究成果如下:（1）根据电磁感应定律,引入磁控的忆阻器,受电磁辐射的神经元应被写为四维HR神经元模型方程组。研究发现在簇放电时间区间内,能量消耗较大。高频电流下,神经元膜电位混沌无序,对应的能量也是不稳定的。（2）根据电场中的高斯定律,可以用一个新的电场变量来描述细胞膜内外离子运动引起的膜电位的变化情况,模型应写为四维的电场辐射的HR神经元模型。兴奋性参数不宜过大,防止过大的负反馈。神经元放电在低噪声下具有较强的鲁棒性。研究发现改变周期性外电场的频率或强度,会出现多模态簇放电模式。（3）对于电磁辐射下通过膜电位直接耦合的两个HR神经元,合适的耦合强度会使放电同步。增强刺激电流,同步会大幅提前。对于电场辐射的四维HR神经元模型,通过施加相同的周期性外电场间接耦合,也能实现同步。内部机理是相同的外电场相当于给系统注入了能量。对于电磁辐射下的HR神经元链式网络,负反馈自突触连接抗干扰能力更强。对于电场辐射的采用正反馈自突触连接的四维HR神经元网络模型,逐步增大膜电位耦合强度,信号向两端传播过程中出现了延迟错位现象。自突触反馈的正负性对神经元网络的同步性影响较小。
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