×

具有延迟耦合的振荡器网络中的相位模型和聚类。 (英语) Zbl 1375.34059号

摘要:我们考虑耦合矩阵为循环的时滞耦合振子网络的一般模型。我们使用弱耦合振子理论将时滞微分方程组简化为一个相位模型,其中时滞以相移形式进入。我们使用相位模型来确定对称簇解的模型无关存在性和稳定性结果。我们的结果将以前的工作扩展到了具有时滞和更一般耦合矩阵的系统。我们表明时滞的存在可以导致多个稳定聚类解的共存。我们将分析结果应用于Morris-Lecar神经元网络,并将这些结果与数值延拓和模拟研究进行比较。

MSC公司:

34立方厘米 常微分方程的非线性振动和耦合振子
34K11型 泛函微分方程的振动理论
34D06型 常微分方程解的同步
92B20型 生物研究、人工生命和相关主题中的神经网络
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Hansel,D。;马托,G。;Meunier,C.,弱耦合Hodgkin-Huxley神经元的相动力学,Europhys。莱特。,23, 5, 367-372 (1993)
[2] 北卡罗来纳州科佩尔。;Ermentrout,G.,《耦合振荡器和中心模式发生器的设计》,数学。生物科学。,90, 87-109 (1988) ·兹比尔0649.92009
[3] Winful,H。;Wang,S.,锁相半导体激光器阵列动力学,应用。物理学。莱特。,52, 21, 1774-1776 (1988)
[4] Winful,H。;Wang,S.,耦合半导体激光器阵列中锁相的稳定性,应用。物理学。莱特。,53, 20, 1894-1896 (1988)
[5] 米罗洛,R。;Strogatz,S.,脉冲耦合生物振荡器的同步,SIAM J.Appl。数学。,50, 6, 1645-1662 (1990) ·Zbl 0712.92006号
[6] 高松,A。;Fujii,T。;Endo,I.,带有疟原虫的活耦合振荡器系统中的时滞效应多头绒泡菌,物理。E版,85、9、2026-2029(2000)
[7] Kuramoto,Y.,振荡器群落的合作动力学。基于环格的研究,Progr。理论。物理学。补遗,79,223-240(1984)
[8] Okuda,K.,《全局耦合振子群聚的多样性和普遍性》,Physica D,63,424-436(1993)·Zbl 0850.70262号
[9] Li,Y.-X.,具有异质和不对称耦合强度的神经网络中的聚类,Physica D,180,210-234(2003)·Zbl 1072.82545号
[10] Ermentrout,G。;Terman,D.,《神经科学数学基础》(2010),纽约州纽约市斯普林格出版社·Zbl 1320.92002年
[11] Hoppenstead,F。;Izhikevich,E.,《弱连接神经网络》(1997),施普林格出版社:施普林格出版社,纽约·Zbl 0887.92003号
[12] 北卡罗来纳州科佩尔。;Ermentrout,G.,耦合神经振荡器对中的锁相和频率控制机制,(Fiedler,B.,动力系统手册,第2卷:走向应用(2002),Elsevier:Elsevier Amsterdam),3-54·Zbl 1105.92320号
[13] Schwemmer,M。;Lewis,T.,弱耦合振子理论,(Schultheiss,N.;Prinz,A.;Butera,R.,《神经科学中的相位响应曲线》(2012),Springer:Springer New York,NY),3-31
[14] Bressloff,P。;Coombes,S.,具有分布式延迟的脉冲耦合振荡器环中的对称性和锁相,Physica D,12699-122(1999)·Zbl 0937.34060号
[15] 克鲁克,S。;Ermentrout,G。;Vanier,M。;Bower,J.,《轴突延迟在耦合皮层振荡器网络同步中的作用》,J.Compute。神经科学。,4, 161-172 (1997) ·Zbl 0893.92004号
[16] Ermentrout,G.,I型膜,相位重置曲线和同步,神经计算。,8, 979-1001 (1996)
[17] Galán,R.F.,《神经科学中的相位振荡器近似:研究神经网络相干活动的分析框架》,(大脑中的协调活动(2009),Springer),65-89
[18] Hansel,D。;马托,G。;Meunier,C.,兴奋性神经网络中的同步,神经计算。,7, 307-337 (1995)
[19] Mancilla,J.G。;刘易斯·T·J。;平托,D.J。;Rinzel,J。;康纳斯,B.W.,《新皮质中抑制性中间神经元电耦合对的同步化》,《神经科学杂志》。,2058-2073年8月27日(2007年)
[20] Zahid,T。;Skinner,F.,预测海马中间神经元与树突状缝隙连接的同步和异步网络群。,《大脑研究》,1262,115-129(2009)
[21] 阿什温,P。;Swift,J.W.,《n个弱耦合恒等振荡器的动力学》,J.非线性科学。,2, 69-108 (1992) ·Zbl 0872.58049号
[22] 布朗,E。;霍姆斯,P。;Moehlis,J.,全球耦合振子网络,(Kaplan,E.;Marsden,J.;Sreenivasan,K.,《非线性科学中的观点和问题:纪念Larry Sirovich的庆祝卷》(2003),Springer:Springer New York,NY),183-215·Zbl 1132.92316号
[23] Miller,J。;柳,H。;Teymuroglu,Z。;王,X。;五号展位。;Campbell,S.,具有最近邻耦合的抑制性神经网络中的聚类,(Jackson,T.;Radunskaya,A.,《动力学系统在生物学和医学中的应用》(2015),Springer:Springer New York),99-121·Zbl 1338.92021号
[24] 萨拉加,F。;Ng,L。;Skinner,F.K.,《远端间隙连接和活动树突可以调节网络动力学》,《神经生理学杂志》。,95, 3, 1669-1682 (2006)
[25] Z.P.基尔帕特里克。;Ermentrout,B.,《通过适应神经元网络的聚类产生的稀疏伽马节律》,《公共科学图书馆·计算》。生物学,7,11,e1002281(2011)
[26] 加兰,R.F。;Ermentrout,G.B。;Urban,N.N.,《从实验估计的相位重设曲线预测同步神经组件》,神经计算,69,10,1112-1115(2006)
[27] Dörfler,F。;Bullo,F.,《相位振荡器复杂网络中的同步:一项调查》,Automatica,501539-1564(2014)·Zbl 1296.93005号
[28] 布里奇,N。;Todorović,D.,具有延迟耦合的Fitzhugh-Nagumo可激发系统动力学,Phys。E版,67066222(2003)
[29] 布里奇,N。;Todorović,D.,耦合可激发系统中小时滞引起的分岔,国际分岔混沌,15,5,1775-1785(2005)·Zbl 1092.37538号
[30] 布里奇,N。;格罗兹达诺维奇,I。;Vasović,N.,带延迟耦合的I型与II型可激发系统,混沌孤子分形,231221-1233(2005)·兹比尔1100.34060
[31] Dahlem,M。;希勒,G。;Panchuk,A。;Schöll,E.,延迟耦合可兴奋神经系统的动力学,国际分叉混沌,19,2,745-753(2009)·Zbl 1170.34354号
[32] Panchuk,A。;Rosin,D.P。;Hövel,P。;Schöll,E.,具有异质延迟的耦合神经振荡器的同步,国际分叉混沌,23,12(2013)·Zbl 1284.34112号
[33] Schöll,E。;希勒,G。;Hövel,P。;Dahlem,M.A.,神经系统中的时延反馈,Phil,Trans。R.Soc.A,3671079-10956(2009)·Zbl 1185.34108号
[34] 坎贝尔,S。;Kobelevskiy,I.,时滞耦合的相位模型和振荡器,Dyn。离散连续。系统。,38, 8, 2653-2673 (2012) ·Zbl 1252.34093号
[35] 李玉霞。;王永清。;Miura,R.,具有异质耦合强度的兴奋性神经元小网络中的聚类,J.Compute。神经科学。,14, 139-159 (2003)
[36] 舒斯特,H。;Wagner,P.,具有时间延迟耦合的两个极限环振荡器的相互夹带,Progr。理论。物理。,82, 5, 939-945 (1989)
[37] Luzianina,T.,《时滞耦合振荡器神经网络模型中的同步》,Netw。计算。神经系统。,6, 43-59 (1995)
[38] G.Orosz,《分解延迟网络的动力学:神经系统中的平衡和节奏模式》,载于:第十届IFAC时滞系统研讨会,2012年,第173-178页。;G.Orosz,《分解延迟网络的动力学:神经系统中的平衡和节奏模式》,载于:第十届IFAC时滞系统研讨会,2012年,第173-178页。
[39] Orosz,G.,《分解延迟Hodgkin-Huxley神经元的动力学》(Delay Systems(2014),Springer),343-357·Zbl 1275.93022号
[40] Choe,C.-U。;Dahms,T。;Hövel,P。;Schöll,E.,《通过网络中的延迟耦合控制同步:从同相到散态和簇态》,Phys。版本E,81,2,025205(2010)
[41] Dahms,T。;Lehnert,J。;Schöll,E.,延迟耦合网络中的集群和组同步,Phys。E版,86、1、016202(2012)
[42] Orosz,G.,集群状态周围非线性延迟网络的分解及其在神经动力学中的应用,SIAM J.Appl。动态。系统。,13, 4, 1353-1386 (2014) ·Zbl 1310.34107号
[43] Kim,S。;帕克,S.H。;Ryu,C.,时滞耦合振子系统的多稳定性,物理。修订稿。,79, 2911-2914 (1997)
[44] 尼伯,E。;舒斯特,H。;Kammen,D.,《具有时滞的极限循环振荡器网络中的集体频率和亚稳态》,Phys。修订稿。,67, 2753-2756 (1991)
[45] 杨先生。;Strogatz,S.,耦合振荡器Kuramoto模型中的时间延迟,Phys。修订稿。,82, 648-651 (1999)
[46] Ermentrout,G.,《神经振荡器简介》(Ventriglia,F.,《神经元建模和神经网络》(1994),佩加蒙:英国牛津佩加蒙出版社),79-110·Zbl 0834.92005号
[47] Izhikevich,E.M.,显式时滞相位模型,Phys。E版,58,905-908(1998)
[48] Bressloff,P。;Coombes,S.,具有分布延迟的脉冲耦合积分和纤芯振荡器链中的行波,物理D,130,232-254(1999)·Zbl 0934.34057号
[49] Z.Wang,S.A.Campbell,《延迟全耦合振荡器网络中的相位模型和聚类》,载于:第十二届IFAC时滞系统研讨会,2015年,第105-110页。;Z.Wang,S.A.Campbell,具有延迟、全对全耦合的振荡器网络中的相位模型和集群,载于:第12届IFAC时延系统研讨会,2015年,第105-110页。
[50] Gray,R.M.,《Toeplitz和循环矩阵:评论》(2006),Now Publishers Inc·Zbl 1115.15021号
[51] Rinzel,J。;Ermentrout,G.,《神经兴奋性和神经振荡的分析》,(Koch,C.;Segev,I.,《神经元建模方法:从突触到网络》(1989),麻省理工学院出版社:麻省理学院出版社,马萨诸塞州坎布里奇),251-291
[52] Ermentrout,B.,《动力学系统的模拟、分析和动画制作:XPPAUT研究人员和学生指南》,第14卷(2002年),SIAM:SIAM Philadephia,PA·Zbl 1003.68738号
[53] K.Engelborghs,T.Luzianina,G.Samaey,DDE-BIFTOOL v.2.00:延迟微分方程分岔分析的Matlab包。,技术代表TW-330,计算机科学系,K.U.鲁汶,比利时鲁汶市,2001年。;K.Engelborghs,T.Luzianina,G.Samaey,DDE-BIFTOOL v.2.00:延迟微分方程分岔分析的Matlab包。,技术代表TW-330,计算机科学系,K.U.鲁汶,比利时鲁汶市,2001年。
[54] 马,J。;Wu,J.,具有非单调反馈的耦合网络中蝴蝶的多重稳定性和胶合分岔,非线性,22,6,1383(2009)·Zbl 1193.34151号
[55] 邹,S。;陈,Y。;马,J。;Wu,J.,联想记忆吸引子网络中容量-简单困境的延迟,神经网络。,29, 37-51 (2012) ·Zbl 1245.93117号
[56] 马,J。;Wu,J.,延迟循环抑制回路的尖峰神经元模型的多重稳定性,神经计算。,192124-2148(2007年)·Zbl 1138.92011号
[57] Foss,J。;Longtin,A。;Mensour,B。;Milton,J.,《多稳定性和延迟性反馈》,Phys。修订稿。,76, 708-711 (1996)
[58] Foss,J。;莫斯,F。;Milton,J.,《噪声、多稳态和延迟循环》,《物理学》。E版,55,4536-4543(1997)
[59] Foss,J。;Milton,J.,延迟引起的复发性神经环路的多稳定性,神经生理学杂志。,84, 975-985 (2000)
[60] Dragoi,G。;Buzsáki,G.,《海马细胞集合对位置序列的时间编码》,《神经元》,50,1145-157(2006)
[61] 哈里斯·K。;Csicsvari,J。;Hirase,H。;Dragoi,G。;Buzsáki,G.,《海马体细胞集合的组织》,《自然》,424,6948,552-556(2003)
[62] Pastalkova,E。;伊茨科夫,V。;阿马拉辛厄姆,A。;Buzsáki,G.,《大鼠海马体内部生成的细胞组装序列》,《科学》,321,5894,1322-1327(2008)
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。