Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Neiman A. B., Russell D., Moss F., Schimansky-Geier L. . Synchronization, noise and electroreceptors [Нейман А. Б., Руссель Д., Мосс Ф., Шиманский-Гайер Л. . Синхронизация, шум и электрорецепторы] // Известия вузов. ПНД. 2003. Т. 11, вып. 3. С. 84-94. DOI: 10.18500/0869-6632-2003-11-3-84-94

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF and_2003-3_neiman-etal.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
английский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.86:519.2: 577.359
DOI: 
10.18500/0869-6632-2003-11-3-84-94

Synchronization, noise and electroreceptors
[Синхронизация, шум и электрорецепторы]

Авторы: 
Нейман Александр Борисович, Университет Огайо
Руссель Давид, Университет Миссури в Сейнт Луис
Мосс Франк, Университет Миссури в Сейнт Луис
Шиманский-Гайер Лутц , Университет Портсмут
Аннотация: 

Классическое понятие синхронизации, первоначально введенное для периодических автоколебаний, может быть расширено на стохастические системы. Это можно осуществить даже в том случае, когда характерные времена системы полностью управляются шумом. Стохастическая синхронизация при этом определяется как установление некоторых условий для различных статистических мер процесса. Мы проводим обзор разных подходов к стохастической синхронизации и применяем их для изучения синхронизации в электросенсорной системе веслоноса.  

Ключевые слова: 
-
Благодарности: 
Работа выполнена при поддержке Управления военно-морских исследований (Office of Naval Research - Physics Division), Национальных институтов здравоохранения (ROIDC004922-01), Национального научного фонда (INT-0128974) и DAAD (D/0104610). А.Н., Ф.М. и Л.С.-Г. благодарят профессора Вадима Анищенко за многочисленные стимулирующие дискуссии по темам стохастической синхронизации.
Список источников: 
  1. Blekhman I. Synchronization in science and technology. ASME Press, New York, 1988.
  2. Glass L. and Mackey M.C. From clocks to chaos. The Rythms if life. Princeton University Press, Princeton, NJ, 1988.
  3. Soen Y., Cohen N., Lipson D., and Braun E. Emergence of spontaneous rhythm disorders in self-assembled networks оf heart cells // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 82. Рр. 3556-3559.
  4. Elson R.C., Selverston, Huerta R., Rulkov N.F., Rabinovich M.I. and Abarbanel H.D.I. Synchronous behavior of two coupled biological neurons // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 81. Pp. 5692-5695.
  5. Neiman А., Pei X., Russell D.F., Wojtenek W., Wilkens L., Moss F., Braun H.A., Huber M.T., and Voigr K. Synchronization оf the electrosensitive cells in the paddlefish // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 82. Pp. 660-663.
  6. Bahar S., Neiman A., Wilkens L., and Moss F. Synchronization and stochastic resonance effects in the crayfish caudal photoreceptor // Phys. Rev. Е. 2002 Vol. 65. 050901.
  7. Tass Р., Rosenblum M., Weule J., Kurths J., Pikovsky А., Volkmann J., Schnitzler A., and Freund H. Detection of n:m phase locking from noisy data: Application to magnetoencephalography // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 81. Рр. 3291-3294.
  8. Schifer C., Rosenblum M.G., Abel H. and Kurths J. Synchronization in the human cardiorespiratory system // Phys. Rev. Е. 1999. Vol. 60. Pp. 857-870.
  9. Anishchenko V.S., Balanov A.G., Janson N.B., Igosheva N.B., and Bordukov G.V. Entrainment between heart rate and weak noninvasive forcing // Int. J. оf Bifurcation and Chaos. 2000. Vol. 10. Pp. 2339-2348.
  10. Winfree A.T. The Geometry of Biological Time. Springer, New York, 1980.
  11. Pikovsky A.S., Rosenblum M.G., and Kurths J. Synchronization. A Universal Concept in Nonlinear Sciences. Cambridge University Press, Cambridge, 2001.
  12. Andronov А., Witt А., and Khaykin S. Theory оf Oscillations. Pergamon Press, Oxford, 1966.
  13. Pecora L.M., and Carroll T.L. Synchronization in chaotic systems // Phys. Rev. Lett. 1990. Vol. 64. Pp. 821-824.
  14. Anishchenko V.S., Vadivasova T.E., Postnov D.E., Safonova M.A. Forced and mutual chaos synchronization // Radiotehnika i Electronika. 1991. Vol. 36. Pp. 338-351 (in Russian).
  15. Anishchenko V.S., Vadivasova T.E., Postnov D.E., Safonova M.A. Synchronization оf chaos // Int. J. оf Bifurcation and Chaos. 1992. Vol. 2. Pp. 633-644.
  16. Rosenblum M.G., Pikovsky A.S., and Kurths J. Phase synchronization of chaotic oscillators // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 76. Pp. 1804-1807.
  17. Stratonovich R.L. Topics in the Theory of Random Noise. Gordon and Breach, New York, 1981.
  18. Neiman А., Silchenko А., Anishchenko V., and Schimansky-Geier L. Stochastic resonance: noise-enhanced phase coherence // Phys. Rev. Е. Vol. 58. Pp. 7118-7125.
  19. Malakhov A.N. Fluctuations in Auto-oscillation Systems. Nauka, Moscow, 1968 (in Russian).
  20. Anishchenko V.S., Astakhov V.V., Neiman A.B., Vadivasova T.E., and Schimansky-Geier L. Nonlinear Dynamics of Chaotic and Stochastic Systems. Springer, Berlin, 2002.
  21. Bendat J.S., and Piersol A.G. Random Data. John Wiley and Sons, 1986.
  22. Callenbach L., Hinggi Р., Linz S.J., Freund J.A. and Schimansky-Geier L. Oscillatory systems driven by noise: Frequency and phase synchronization // Phys. Rev. E. 2002. Vol. 65. 051110.
  23. Shulgin B., Neiman А., and Anishchenko V. Mean switching frequency locking in stochastic bistable systems driven by а periodic force // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 75. Pp. 4157-4160.
  24. Neiman A. Synchronizationlike phenomena in coupled stochastic bistable systems // Phys. Rev. Е. 1994. Vol. 49. Pp. 3484-3488.
  25. Freund J., Neiman A., and Schimansky-Geier L. Analytic description of noise-induced synchronization // Europhysics Letters. 2000. Vol. 50. Pp. 8-14.
  26. Wilkens L.A., Russell D.F., Pei X., and Gurgens C. The paddlefish rostrum functions аs аn electrosensory antenna in plankton feeding // Proc. Royal Soc. London В. 1997. Vol. 264. Pp. 1723-1729.
  27. Neiman А., and Russell D.F. Stochastic biperiodic oscillations in the electroreceptors оf paddlefish // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86. Рр. 3443-3446.
  28. Neiman А. and Russell D.F. Synchronization оf noise-induced bursts in noncoupled sensory neurons // Phys. Rev. Lett. 2002. Vol. 88. 138103.
  29. Ermentrout G.B. and Kореll N. Parabolic bursting in ап excitable system coupled with а slow oscillation // SIAM J. Appl. Math. 1986. Vol. 46. Pp. 233-253.
  30. Izhikevich E.M. Neuronal excitability, spiking and bursting // Int. J. оf Bifurcations and Chaos. 2000. Vol. 10. Pp. 1171-1266.
  31. Naundorf B. and Freund J.A. Signal detection by means of phase coherence induced through phase resetting // Phys. Rev. Е. 2002. Vol. 66. 040901(R).
  32. Freund J., Schimansky-Geier L., Beisner B., Neiman А., Russell D., Yakusheva T., and Moss F. Behavioral stochastic resonance: How the noise from a daphnia swarm enhances individual prey Capture by juvenile paddlefish // Journal of Theoretical Biology. 2002. Vol. 214. Pp. 71-83.
Поступила в редакцию: 
28.08.2003
Принята к публикации: 
02.10.2003
Опубликована онлайн: 
23.11.2023
Опубликована: 
31.12.2003
  • 487 просмотров