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Jacobi将跳跃过程作为神经元模型:首次通过时间分析。 (英语) Zbl 07809918号

小结:为了克服经典神经元模型的一些局限性,我们通过引入向下跳跃来描述单个神经元的活动,提出了基于雅可比过程的经典模型的马尔可夫推广。通过研究所提出的Markovian Jacobi过程的第一次通过时间,对棘间间隔进行统计分析,该过程具有通过恒定边界的跳跃。特别地,我们刻画了它的拉普拉斯变换,它用我们引入的超几何函数的一些推广来表示,并推导了它的期望的闭合形式表达式。我们的方法最初是在第一代问题的背景下提出的,它依赖于经典Jacobi过程的半群及其推广之间的相互缠绕关系,这些关系最近在[P.Cheridito et al。,J.Ec.理工大学。-数学.,8(2021),第331-378页]。对所考虑的神经元的放电率进行了数值研究,以选择相关参数和跳跃分布。

理学硕士:

60J76型 一般状态空间上的跳跃过程
60J70型 布朗运动和扩散理论的应用(种群遗传学、吸收问题等)
47D06型 单参数半群与线性发展方程
47克20 积分微分算子
92C20美元 神经生物学

软件:

超地理学
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参考文献:

[1] Abramowitz,M.和Stegun,I.A.,《数学函数手册:公式、图表和数学表》,纽约多佛,1965年。
[2] Ancarani,L.U.和Gasaneo,G.,高斯超几何函数(2F1(a,b,c;z))关于参数(a,b\)和(c\)的任意阶导数,J.Phys。A、 42(2009),395208·Zbl 1183.33005号
[3] Baker,M.和Bostock,H.,去极化改变大鼠和人类运动轴突的调节机制,J.Physiol。,411(1989),第545-561页。
[4] Barta,T.和Kostal,L.,抑制对速率编码效率指标的影响,公共科学图书馆计算。生物学,15(2019),e1007545。
[5] Barta,T.和Kostal,L.,《高电导状态下的规则峰值:抑制的基本作用》,Phys。版本E(3),103(2021),022408。
[6] Bass,R.F.,《马尔可夫过程的加减跳跃》,Trans。阿默尔。数学。《社会学杂志》,255(1979),第363-376页·Zbl 0424.60076号
[7] Bakry,D.、Gentil,I.和Ledoux,M.,《马尔可夫扩散算子的分析和几何》,Springer,Cham,2014年·兹比尔1376.60002
[8] Bauermann,J.和Lindner,B.,《乘法噪声有利于简单神经元模型中感官信号的传输》,《生物系统》,178(2019),第25-31页。
[9] Benveniste,A.和Jacod,J.,《马尔可夫过程系统》,发明。数学。,21(1973),第183-198页·Zbl 0265.60074号
[10] Bertoin,J.,《副词:示例和应用》,摘自《概率论和统计学讲座》(Saint-Flour,1997),1717年,柏林斯普林格出版社,1999年,第1-91页·Zbl 0955.60046号
[11] Cheridito,P.、Patie,P.,Srapionyan,A.和Vaidyanathan,A.,《关于非局部遍历Jacobi半群:谱理论、收敛到平衡和收缩性》,J.Ec.Polytech.-数学。,8(2021),第331-378页·兹比尔1462.37005
[12] Choi,M.C.H.和Patie,P.,无跳马尔可夫链,Trans。阿默尔。数学。Soc.,371(2019),第7301-7342页·Zbl 1481.60137号
[13] Cuchiero,C.、Larsson,M.和Svaluto-Ferro,S.,单位单纯形上的多项式跳距,Ann.Appl。概率。,28(2018),第2451-2500页·Zbl 1402.60105号
[14] Da Prato,G.,《无限维分析导论》,Springer-Verlag出版社,柏林,2006年·Zbl 1109.46001号
[15] Darling,D.A.和Siegert,A.J.F.,《连续马尔可夫过程的首次通过问题》,《数学年鉴》。统计人员。,24(1953年),第624-639页·Zbl 0053.27301号
[16] Dayan,P.和Abbott,L.F.,《理论神经科学:神经系统的计算和数学建模》,麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥,2005年。
[17] Delbaen,F.和Shirakawa,H.,《上下限利率模型》,《亚太金融》。《市场》,9(2002),第191-209页·Zbl 1071.91020号
[18] D’Onofrio,G.、Lansky,P.和Tamborrino,M.,抑制增强了Jacobi神经元模型的一致性,混沌孤子分形,128(2019),第108-113页·兹比尔1483.92036
[19] D’Onofrio,G.和Lanteri,A.,用状态相关跳跃近似扩散过程的首次通过时间密度,分形。,7 (2023), 30.
[20] D’Onofrio,G.、Tamborrino,M.和Lansky,P.,作为神经元模型的Jacobi扩散过程,混沌,28(2018),103119·Zbl 1400.92090号
[21] Eccles,J.C.,《突触的生理学》,学术出版社,纽约,1964年。
[22] Forman,J.和Sorensen,M.,《皮尔逊扩散:一类统计上可处理的扩散过程》,Scand。J.统计。,35(2008),第438-465页·Zbl 1198.62078号
[23] Giraudo,M.T.和Sacerdote,L.,神经元活动的跳跃扩散过程模型,生物系统,40(1997),第75-82页。
[24] Giraudo,M.T.、Sacerdote,L.和Zucca,C.,扩散过程首次通过时间模拟的蒙特卡罗方法,Methodol。计算。申请。概率。,3(2001年),第215-231页·Zbl 1002.60066号
[25] Gourieroux,C.和Jasiak,J.,《多元雅可比过程及其在平稳过渡中的应用》,J.Econom。,131(2006),第475-505页·Zbl 1337.62365号
[26] Greenwood,P.E.和Lansky,P.,《具有信号依赖性噪声的简单神经元模型中的最佳信号》,Biol。网络。,92(2005),第199-205页·Zbl 1101.92009年
[27] Griffiths,R.C.、Jenkins,P.A.和Spanó,D.,Wright-Fisher扩散桥,Theor。大众。生物学,122(2018),第67-77页·兹比尔1405.92173
[28] Griffiths,R.C.和Spanó,D.,《扩散过程和合并树》,收录于《概率和数学遗传学》,剑桥大学出版社,英国剑桥,2010年,第358-379页·Zbl 1402.92297号
[29] Hankin,K.S.,Hypergeo:高斯超几何函数,R包版本1.2-13,https://CRAN.R-project.org/package=hypergeo, 2016.
[30] Hanson,F.B.和Tuckwell,H.C.,神经活动的扩散近似,包括突触逆转电位,J.Theor。神经生物学。,2(1983年),第127-153页。
[31] Huillet,T.,《关于Wright-Fisher扩散及其相关问题》,J.Stat.Mech。理论实验,2007(2007),P11006。
[32] Jahn,P.,Berg,R.W.,Hounsgaard,J.和Ditlevsen,S.,运动神经元膜电位遵循时间非均匀跳跃扩散过程,J.计算。神经科学。,31(2011),第563-579页·Zbl 1446.92134号
[33] Jarrow,R.A.、Patie,P.、Srapionyan,A.和Zhao,Y.,风险中性定价技术和示例,数学。最后。,31(2021年),第857-884页·Zbl 1521.91360号
[34] Koekoek,R.和Swarttouw,R.F.,超几何正交多项式的Askey-Scheme及其q-Analogue,手稿,1998年。
[35] Kostal,L.、Lansky,P.和Stiber,M.,《反棘间期统计:重新审视瞬时发射率》,Chaos,28(2018),106305。
[36] Kyprianou,A.E.,《Lévy过程与应用的波动:导论讲座》,第二版,施普林格,海德堡,2014年·Zbl 1384.60003号
[37] Lanska,V.、Lansky,P.和Smith,C.E.,神经活动扩散模型中的突触传递,J.Theoret。《生物学》,166(1994),第393-406页。
[38] Lansky,P.和Sacerdote,L.,Ornstein-Uhlenbeck神经元模型与信号相关噪声,Phys。莱特。A、 285(2001),第132-140页·兹比尔0969.92503
[39] Lebedev,N.N.,《特殊函数及其应用》,Prentice-Hall,新泽西州恩格尔伍德克利夫斯,1965年·Zbl 0131.07002号
[40] Loeffen,R.L.,Patie,P.和Wang,J.,连续时间无跳向下马尔可夫链的波动理论及其在迁移分支过程中的应用,数学。操作。研究,(2024+)。
[41] Longtin,A.、Doiron,B.和Bulsara,A.R.,神经元模型中噪声诱导的分裂增益控制,生物系统,67(2002),第147-156页。
[42] Melanson,A.和Longtin,A.,应用于锥体神经元膜电压波动的平稳跳跃-扩散过程的数据驱动推断,J.Math。神经科学。,9 (2019), 6. ·Zbl 1439.92049号
[43] Meyer,P.-A.,《国际随机事件》IV.《斯特拉斯堡概率研究》,1(1967),第142-162页。
[44] Miclo,L.和Patie,P.,《关于交织关系》,J.Funct。分析。,280 (2021), 108816. ·Zbl 1509.47069号
[45] Øksendal,B.和Sulem,A.,《跳跃扩散的应用随机控制》,施普林格,柏林,海德堡,2007年·兹比尔1116.93004
[46] Pal,S.,具有负突变率的Wright Fisher扩散,Ann.Probab。,41(2013),第503-526页·Zbl 1268.60077号
[47] Patie,P.和Sarkar,R.,欧氏空间上(log)-Bessel半群的弱相似轨道,Proc。伦敦。数学。Soc.(3),126(2023),第1522-1584页·Zbl 1523.60040号
[48] Patie,P.和Savov,M.,Bernstein-gamma函数和Lévy过程的指数泛函,电子。J.概率。,23 (2018), 75. ·Zbl 1396.30001号
[49] Patie,P.和Savov,M.,非自伴广义Laguerre半群的谱展开,Mem。阿默尔。数学。Soc.,272(2021),编号1336·Zbl 1505.47042号
[50] Ricciardi,L.M.和Sacerdote,L.,作为神经元活动模型的Ornstein-Uhlenbeck过程,生物。网络。,35(1979年),第1-9页·Zbl 0414.92010号
[51] Richardson,M.J.,突触电导对尖峰神经元电压分布和放电率的影响,Phys。版本E(3),69(2004),051918。
[52] Rodriguez,R.和Lansky,P.,空间复杂神经元的简单随机模型,生物系统,58(2000),第49-58页。
[53] Sacerdote,L.和Giraudo,M.T.,《随机积分和火灾模型:数学方法及其应用综述》,摘自《随机生物数学模型》,柏林斯普林格出版社,2013年,第99-148页·Zbl 1390.92032号
[54] Schilling,R.L.、Song,R.和Vondraček,Z.,《伯恩斯坦函数》,Walter de Gruyter,柏林,2010年·Zbl 1197.33002号
[55] Sirovich,R.、Sacerdote,L.和Villa,A.E.P.,简单尖峰神经元网络跳跃扩散模型中的合作行为,数学。Biosci公司。Eng.,11(2013),第385-401页·Zbl 1279.60066号
[56] Stein,R.B.,《神经元可变性的理论分析》,《生物物理学》。J.,5(1965),第173-194页。
[57] Szegő,G.,《正交多项式》,第4版,美国数学学会,普罗维登斯,RI,1975年·Zbl 0305.42011年
[58] Tamborrino,M.、Sacerdote,L.和Jacobsen,M.,多元跳跃过程交叉产生的标记点过程的弱收敛,应用。神经网络模型。物理学。D、 288(2014),第45-52页·Zbl 1360.60097号
[59] Trevelyan,A.J.、Muldoon,S.F.、Merricks,E.M.、Racca,C.和Staley,K.J.,《抑制在癫痫网络中的作用》,J.Clin。神经生理学。,32(2015),第227-234页。
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