Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

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


Для цитирования:

Некоркин В. И., Щапин Д. С., Дмитричев А. С. Сложная волновая динамика ансамбля нейроноподобных элементов со сложнопороговым возбуждением // Известия вузов. ПНД. 2007. Т. 15, вып. 1. С. 3-22. DOI: 10.18500/0869-6632-2007-15-1-3-22

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 125)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.373.1

Сложная волновая динамика ансамбля нейроноподобных элементов со сложнопороговым возбуждением

Авторы: 
Некоркин Владимир Исаакович, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Щапин Дмитрий Сергеевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Дмитричев Алексей Сергеевич, Институт прикладной физики РАН (ИПФ РАН)
Аннотация: 

Проведено исследование пространственно-временной динамики системы, моделирующей коллективное поведение ансамбля электрически связанных нервных клеток. Моделью элемента ансамбля является уравнение ФитцХью – Нагумо со сложнопороговым возбуждением. Изучены гетероклинические траектории системы и ассоциирующиеся с ними волновые фронты. В системе для бегущих волн обнаружено существование гетероклинического контура, образованного сепаратрисными многообразиями двух седло-фокусов. Показано, что наличие такого контура свидетельствует о сложной пространственно-временной динамике ансамбля – в виде ромбоподобных и нестационарных колебательных волновых структур.

Ключевые слова: 
Список источников: 
  1. Murray J.D. Mathematical Biology, Second Corrected Edition. Springer-Verlag, Berlin, 1993.
  2. Winfree A.T. The geometry of Biological Time. Springer-Verlag, New-York, 1980.
  3. Scott A. Neuroscience: a mathematical premier. Springer-Verlag, Berlin, 2002.
  4. Koch C. Biophysics of computation: information processing in single neurons. Oxford University Press, 1998.
  5. Казанцев В.Б., Некоркин В.И. Динамика колебательных нейронов. Иформационные аспекты // Нелинейные волны – 2002 / Ред. А.В. Гапонов-Грехов, В.И. Некоркин. Нижний Новгород: ИПФ РАН, 2003.
  6. Борисюк Г.Н., Борисюк Р.М., Казанович Я.Б., Иваницкий Г.Р. Модели динамики нейронной активности при обработке информации мозгом – итоги «десятилетия» // УФН. 2002. Т. 172, No 10. С. 1189.
  7. Потапов А.Б., Али М.К. Нелинейная динамика обработки информации в нейронных сетях // Новое в синергетике: Взгляд в третье тысячелетие / Ред. Г.Г. Малинецкий, С.П. Курдюмов. М.: Наука, 2002.
  8. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Автоволновые процессы. М.: Наука, 1987.
  9. Морнев О.А., Асланиди О.В., Алиев Р.Р., Чайлахян. Солитонный режим в уравнении ФитцХью – Нагумо: отражение сталкивающихся импульсов возбуждения // ДАН. 1996. Т. 347. С. 123.
  10. Асланиди О.В., Морнев О.А. Об отражении бегущих импульсов возбуждения // Биофизика. 1996. Т. 41. С. 953.
  11. Асланиди О.В., Морнев О.А. Могут ли стакивающиеся нервные импульсы отражаться? // Письма в ЖЭТФ. 1997. Т. 65. С. 553.
  12. Некоркин В.И. Бегущие импульсы в двухкомпонентной активной среде с диффузией // Изв. вузов. Радиофизика. 1988. Т. 31, No1. С. 41.
  13. Nekorkin V.I., Kazantsev V.B. Autowaves and solitons in three component reactiondiffusion system // Int. J. Bifurcation and Chaos. 2002. Vol. 12, No 11. P. 2421.
  14. Hayase Y. Collision and self-replication of pulses in a reaction diffusion system // J. of the Physical Society of Japan. 1997. Vol. 66, No 9. P. 2584.
  15. Hayase Y., Ohta T. Self replicating pulses and Sierpinski gaskets in exitable media // Phys. Rev. E. 2000. Vol. 62, No 5. P. 5998.
  16. Kazantsev V.B., Nekorkin V. I., Binczak S., Bilbault J.M. Spiking patterns emerging from wave instabilities in one-dimensional neural lattice // Phys. Rev. E. 2003. Vol. 68. P. 017201.
  17. Kazantsev V.B. Selective communication and information processing by exitable systems // Phys. Rev. E. 2001. Vol. 64. P. 056210.
  18. Некоркин В.И., Дмитричев А. С., Щапин Д.С., Казанцев В.Б. Динамика модели нейрона со сложнопороговым возбуждением // Математическое моделирование. 2005. Т. 17, No 6. C. 75.
  19. Nekorkin V.I., Velarde M.G. Sinergetic phenomena in active lattices. Springer-Verlag, 2002, 357 p.
  20. Марсден Дж., Мак Кракен М. Бифуркация рождения цикла и ее приложения. М.: Мир, 1980. 368 с.
  21. Максимов А.Г., Некоркин В.И. Гетероклинические траектории и фронты сложной формы модели ФитцХью – Нагумо // Математическое моделирование. 1990. Т. 2, No 2. C. 129.
  22. Nekorkin V.I., Chua L.O. Spatial disorder and wave fronts in a chain of coupled Chua’s circuits // Int. J. Bifurcation and Chaos. 1993. Vol. 3. P. 1281.
  23. Митропольский Ю.А., Лыкова О.Б. Интегральные многообразия в нелинейной механике. М.: Наука, 1973.
  24. Андронов А.А., Витт А.А., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: Физматгиз, 1959.
  25. Белых В.Н., Некоркин В.И. О качественном исследовании многомерной фазовой системы // Сибирский матем. журнал. 1977. Т. 18, No 4. С. 723.
  26. Belykh V.N. Homoclinic and heteroclinic linkages in concrete systems: nonlocal analysis and model maps // Amer. Math. Soc. Transl. (2) 2000. Vol. 200. P. 51.
  27. Шильников Л.П. К вопросу о структуре расширенной окрестности грубого состояния равновесия типа седло-фокус // Матем. сб. 1971. 81(123), No 1. С. 92.
Поступила в редакцию: 
10.04.2006
Принята к публикации: 
06.11.2006
Опубликована: 
28.02.2007
Краткое содержание:
(загрузок: 45)