拉乌尔·马丁·梅梅塞梅尔;马克·蒂姆 设计复杂网络。 (英语) Zbl 1144.37468号 生理学D 224,第1-2号,182-201(2006). 总结:我们提出了一个新的研究视角,以理解复杂网络的结构和动力学之间的关系:我们能否设计一个网络,例如通过修改其单元或交互的特征,使其展现出所需的动力学?在这里,我们提出了一个案例研究,其中我们对尖峰神经振荡器网络的这个问题作出了积极的分析回答。首先,我们提出了一种方法来寻找所有网络的集合(由所有相互耦合强度定义),这些网络显示出任意给定的周期性峰值模式作为不变解。在这种模式下,所有神经元的所有尖峰时间都是精确预定义的。该方法非常通用,因为它涵盖了不同类型神经元的网络、兴奋性和抑制性耦合、可能分布不均匀的交互延迟以及任意网络连通性。其次,我们展示了如果施加了进一步的限制,例如通过预定义详细的网络连接,如何设计网络。我们通过Erdös–Rényi和幂律随机网络的例子说明了该方法的适用性。第三,该方法可用于设计优化网络属性的网络。为了说明这一想法,我们设计了一个显示预定义模式动态的网络,同时最小化网络的布线成本。 引用于7文件 MSC公司: 37N25号 生物学中的动力系统 82立方32 神经网络在含时统计力学问题中的应用 94立方厘米99 电路、网络 关键词:非线性动力学;复杂网络;峰值模式;神经网络;生物振荡器;同步;混合动力系统 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{R.-M.Memmesheimer}和\textit{M.Timme},《物理学D 224》,第1--2182-201期(2006;Zbl 1144.37468) 全文: 内政部 arXiv公司 参考文献: [1] Abeles,M.,《局部皮层回路:电生理研究》(1982年),《施普林格:施普林格-柏林》 [2] 《时间是宝贵的》,《科学》,304,523(2004) [3] (Achacoso,T.;Yamamoto,W.,AY的神经解剖C.优雅《计算》(1992),CRC出版社) [4] 阿什温,P。;Timme,M.,《不稳定吸引子:延迟脉冲耦合振荡器网络的存在性和鲁棒性》,非线性,182035(2005)·Zbl 1084.37061号 [5] 阿维埃尔,Y。;梅林,C。;阿贝尔斯,M。;Horn,D.,《关于在平衡网络中嵌入synfire链》,神经计算。,15, 1321 (2003) ·Zbl 1085.68611号 [6] 齐佩柳斯,A。;德里达,B。;Gardner,E.,一个完全可解的非对称神经网络模型,Europhys。莱特。,4, 167 (1987) [7] 博伊德,S。;Vandenberghe,L.,《凸优化》(2004),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,英国剑桥·兹比尔1058.90049 [8] Chklovskii,D.B.,最佳神经元布局问题的精确解,神经计算。,16, 2067 (2004) ·Zbl 1055.92007年 [9] 丹克,M。;蒂姆,M。;Diesmann,M。;Wolf,F。;Geisel,T.,通过复杂网络中的异质性打破同步,Phys。修订稿。,92, 074103 (2004) [10] Diesmann,M。;Gewaltig,M.-O。;Aertsen,A.,皮层神经网络中同步峰值的稳定传播,《自然》,402529(1999) [11] Drossel,B。;McKane,A.,《食品网站建模》(2002年),Wiley-VCH [12] 美国安永会计师事务所。;Pawelzik,K。;Geisel,T.,脉冲耦合振荡器中时间延迟诱导的同步,物理学。修订稿。,74, 1570 (1995) [13] 尤里奇,C.W。;帕维尔齐克,K。;美国安永会计师事务所。;Cowan,J.D。;Milton,J.G.,《自组织延迟适应动力学》,Phys。修订稿。,82, 001594 (1999) [14] 甘塞尔,K。;Singer,W.,《以毫秒精度重播视觉皮层中的二阶棘波模式》,Soc.Neurosci。文章摘要。,276.8 (2005) [15] Herrmann,M。;赫兹,J.A。;Prügel Bennett,A.,合成纤维链分析,网络,6403(1995)·Zbl 0830.92008号 [16] 霍普菲尔德,J.J.,《具有涌现集体计算能力的神经网络和物理系统》,Proc。美国国家科学院。科学,79,2554(1982)·兹比尔1369.92007 [17] F.I.杰夫·哈斯蒂。;戴维·麦克米伦(David McMillen);Collins,J.J.,《基因调控网络的计算研究:分子生物学中》,《国家遗传学评论》。,2, 268 (2001) [18] Jin,D.Z.,递归网络中尖峰序列到周期模式的快速收敛,Phys。修订稿。,89, 208102 (2002) [19] Abeles,M.,行为猴子额叶皮层的时空放电模式,J.神经生理学。,70, 1629 (1993) [20] 马图斯·布洛赫,I.J。;Romero Z.,C.,使用脉冲非均匀积分和fire神经振荡器网络中的抑制性突触进行点火序列存储,Phys。E版,66,036127(2002) [21] R.-M.Memmesheimer,M.Timme(编制中);R.-M.Memmesheimer,M.Timme(准备中) [22] Memmesheimer,R.-M。;Timme,M.,异质神经网络中的尖峰模式,Comp。神经科学。文章摘要。(CNS),S98(2006) [23] Memmesheimer,R.-M。;Timme,M.,设计尖峰神经网络的动力学,物理学。修订稿。,97, 188101 (2006) [24] R.Milo,N.Kashtan,S.Itzkovitz,M.E.J.Newman,U.Alon,关于具有指定度序列的随机图的一致生成。http://arxiv.org/abs/cond-mat/0312028; R.Milo,N.Kashtan,S.Itzkovitz,M.E.J.Newman,U.Alon,关于具有指定度序列的随机图的一致生成。网址:http://arxiv.org/abs/cond-mat/031028 [25] 米罗洛·R·E。;Strogatz,S.H.,脉冲耦合生物振荡器的同步,SIAM J.Appl。数学。,50, 1645 (1990) ·Zbl 0712.92006号 [26] Newman,M.E.J.,《复杂网络的结构和功能》,SIAM Rev.,45,167(2003)·兹比尔1029.68010 [27] 塔斯,P.A。;波波维奇,O.V。;Hauptmann,C.,通过非线性延迟反馈控制神经元同步,生物。赛博。,95, 69 (2006) ·Zbl 1169.93338号 [28] Pikovsky,A。;罗森布卢姆,M。;Kurths,J.,《同步:非线性科学中的普遍概念》(2001),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,马萨诸塞州剑桥·Zbl 0993.37002号 [29] 辛格,W.,《神经同步:关系定义的通用代码》,《神经元》,24,49(1999) [30] Stewart,I.,《社交机会》,《自然》,427601(2004) [31] Strogatz,S.,《探索复杂网络》,《自然》,410,268(2001)·Zbl 1370.90052号 [32] M.Timme,脉冲耦合振荡器网络中的集体动力学,博士论文,乔治·奥古斯特大学哥廷根分校,2002年;M.Timme,脉冲耦合振荡器网络中的集体动力学,博士论文,乔治·奥古斯特大学哥廷根分校,2002年 [33] 蒂姆,M。;Wolf,F。;Geisel,T.,脉冲耦合振荡器复杂网络中规则和不规则动力学的共存,物理学。修订稿。,89, 258701 (2002) [34] 蒂姆,M。;Wolf,F。;Geisel,T.,脉冲耦合振荡器网络中不稳定吸引子的普遍性,物理学。修订稿。,89, 154105 (2002) [35] 蒂姆,M。;Wolf,F。;Geisel,T.,不稳定吸引子诱导永久同步和去同步,混沌,13,377(2003)·Zbl 1080.37547号 [36] 蒂姆,M。;Wolf,F。;Geisel,T.,网络同步的拓扑速度限制,Phys。修订稿。,92, 074101 (2004) [37] Ikegaja,Y.,《Synfire链和皮层歌曲:皮层活动的时间模块》,《科学》,304,559(2004) [38] Prinz,A.A。;Bucher,D。;Marder,E.,《不同电路参数的类似网络活动》,《自然神经科学》。,7, 1345 (2004) [39] Makarov,V.A。;Panetsos,F。;de Feo,O.,《利用细胞外棘波记录确定神经连接并推断潜在网络动力学的方法》,《神经科学杂志》。方法。,144, 265 (2005) 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。