鲍里斯·安尼塞特·金巴克;康拉德·贝特朗·塔比;阿利杜·穆罕默德;科芬·蒂莫尔·科雷平 FitzHugh Nagumo神经元模型的随机动力学,通过具有分数阶项和高斯白噪声激励的修正van der Pol方程。 (英语) Zbl 1485.92026号 离散连续。动态。系统。,序列号。S公司 14,第7号,2229-2243(2021)。 小结:使用带有分数阶导数和高斯白噪声激励的修正范德波尔(VDP)方程,研究了FitzHugh-Nagumo模型的随机响应。通过广义谐波平衡方法,将与分数导数有关的项分解为等效的拟线性耗散力和拟线性恢复力,得到了一个不含分数导数的等效VDP方程。然后用随机平均法研究了等效随机方程的解析解。然后将其与数值解进行比较,其中振幅的平稳概率密度函数(PDF)以及位移和速度的联合PDF用于表征系统的动力学行为。两种方法之间的一致性令人满意,这证实了所用分析方法的准确性。研究还发现,改变分数阶参数和高斯白噪声强度会导致P分岔。 引用于2文件 MSC公司: 92C20美元 神经生物学 26A33飞机 分数导数和积分 92B25型 生物节律和同步 关键词:FitzHugh-Nagumo模型;范德波尔方程;分数阶导数;等效随机方程;随机平均法 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{B.A.Guimback}等人,《离散控制》。动态。系统。,序列号。S 14,编号7,2229--2243(2021;Zbl 1485.92026) 全文: 内政部 参考文献: [1] R.R.Aliev;A.V.Panfilov,心脏兴奋的简单双变量模型,混沌、孤子和分形,7293-301(1996)·doi:10.1016/0960-0779(95)00089-5 [2] A.阿坦加纳;D.Baleanu,具有非局部和非奇异核的新分数导数:传热模型的理论和应用,Therm。科学。,20, 763-769 (2016) ·doi:10.2298/TSCI160111018A [3] C.D.K.Bansi;C.B.Tabi;G.T.Motsumi;A.Mohamadou,热辐射和磁场作用下振荡动脉中的分数血流,J.Magn。马恩。材料。,456, 38-45 (2018) ·doi:10.1016/j.jmmm.2018.01.079 [4] I.Bashkirtseva和L.Ryashko,通过随机灵敏度函数技术分析FitzHugh-Nagumo模型的兴奋性,物理学。版本E, 83 (2011), 061109. ·Zbl 1317.92075号 [5] M.Caputo,(Q)几乎与频率无关的耗散线性模型-Ⅱ,国际地球物理杂志,13,529-539(1967)·doi:10.1111/j.1365-246X.1967.tb02303.x [6] M.Caputo和M.Fabrizio,无奇异核分数导数的新定义,程序。分形。不同。应用。, 1 (2015), 73. [7] A.欢呼;J.-P.文森特;R.Nuccitelli;G.Oster,脊椎动物卵的皮层活动I:激活波,J.Theor。生物学,124377-404(1987)·doi:10.1016/S0022-5193(87)80217-5 [8] L.Chen;王伟(W.Wang);Z.Li;朱伟,具有硬化刚度和分数导数的Duffing振子的稳态响应,国际非线性力学杂志。,48, 44-50 (2013) ·doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2012.08.001 [9] L.Chen;Z.Li;Q.庄;朱伟,分数导数单自由度非线性振子的首次穿越失效,J.Vib。控制,19,2154-2163(2013)·doi:10.1177/1077546312456057 [10] J.J.Collins、C.C.Chow和T.T.Imhoff,可激发系统中的非周期随机共振,物理学。版本E,52(1995),R3321(R)。 [11] K.Diethelm;N.J.福特;A.D.Freed,分数阶微分方程数值解的预测-校正方法,Nonl。Dyn公司。,29, 3-22 (2002) ·Zbl 1009.65049号 ·doi:10.1023/A:1016592219341 [12] E.F.Doungmo Goufo,无奇异核的Caputo-Fabrizio分数导数在Korteweg-de Vries-Burgers方程中的应用,数学。模型。分析。,21, 188-198 (2016) ·Zbl 1499.35643号 ·doi:10.3846/13926292.2016.1145607 [13] E.F.Doungmo Goufo和A.Atangana,具有滤波特性且无奇异核的导数的分析和数值格式及其在扩散中的应用,欧洲物理学会。J.Plus公司, 131 (2016), 269. [14] E.F.Doungmo Goufo和C.B.Tabi,关于具有外部电流输入的Hindmarsh-Rose神经元动力学的混沌吸引极,混乱,29(2019),023104,第9页·Zbl 1409.92038号 [15] R.FitzHugh,神经膜理论模型中的冲动和生理状态,生物物理学。J.,1445-466(1961年)·doi:10.1016/S0006-3495(61)86902-6 [16] R.FitzHugh,霍奇金-霍克斯利神经方程中的阈值和高原,《普通生理学杂志》。,43, 867-896 (1960) ·文件编号:10.1085/jgp.43.5.867 [17] J.古根海默;C.Kuehn,FitzHugh-Nagumo方程的同宿轨道:全系统中的分岔,SIAM J.Appl。动态。系统。,9, 138-153 (2010) ·兹比尔1210.34060 ·doi:10.1137/090758404 [18] J.L.Hindmarsh;R.M.Rose,使用两个一阶微分方程的神经冲动模型,《自然》,296162-164(1982)·doi:10.1038/296162a0 [19] J.L.Hindmarsh;R.M.Rose,使用三个耦合一阶微分方程的神经元爆发模型,Proc。皇家。Soc.B,22187-102(1984)·doi:10.1098/rspb.1984.0024 [20] A.L.Hodgkin;A.F.Huxley,《膜电流的定量描述及其在神经传导和兴奋中的应用》,《生理学杂志》。,117, 500-544 (1952) ·doi:10.1113/jphysiol.1952.sp004764 [21] 黄振林;X.L.Jin,分数导数模型的单自由度强非线性轻阻尼随机系统的响应和稳定性,J.Sound Vib。,319, 1121-1135 (2009) ·doi:10.1016/j.jsv.2008.06.026 [22] E.M.Izhikevich,神经科学中的动力系统:兴奋性和爆发的几何学,计算神经科学。麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥,2007年。 [23] M.Kostur,X.Sailer和L.Schimansky-Geier,FitzHugh-Nagumo系统的平稳概率分布,Fluct公司。噪声Lett。,3(2003),L155-L166。 [24] B.林德纳;J.García-Ojalvo;A.内曼;L.Schimansky-Geier,可激发系统中噪声的影响,物理学。众议员,392,321-424(2004)·doi:10.1016/j.physrep.2003.10.15 [25] A.Longtin,神经元模型中的随机共振,J.Stat.Phys。,70, 309-327 (1993) ·Zbl 1002.92503号 ·doi:10.1007/BF01053970 [26] J.Nagumo;S.Arimoto;吉泽S.Yoshizawa,模拟神经轴突的主动脉冲传输线,Proc。IRE,502061-2070(1962)·doi:10.1109/JRPROC.1962.288235 [27] 贝聿铭;K.巴赫曼;F.Moss,Fitzhugh-Nagumo神经元模型中的检测阈值、噪声和随机共振,Phys。莱特。A、 206、61-65(1995)·doi:10.1016/0375-9601(95)00639-K [28] I.波德鲁布尼,分数微分方程。分数导数、分数微分方程及其求解方法及其应用简介,学术出版社,加州圣地亚哥,1999年·Zbl 0924.34008号 [29] Z.Ran-Ran,X.Wei,Y.Gui-Dong和H.Qun,分数阶导数Duffing-Rayleigh系统在高斯白噪声激励下的响应,下巴。物理学。B类, 24 (2015), 020204. [30] R.Scherer;S.L.Kalla;Y.Tang;黄,分数阶微分方程的Grünwald-Letnikov方法,计算。数学。申请。,62, 902-917 (2011) ·Zbl 1228.65121号 ·doi:10.1016/j.camwa.2011.03.054 [31] 沈永源,魏鹏,隋春阳,分数阶导数Van-Der-Pol振子的次谐波共振,数学。问题。工程师。2014年(2014年),第738087条,第17页·Zbl 1407.34051号 [32] 沈毅;P.Wei;杨振中,分数阶范德波尔振子的主共振,非线性动力学。,77, 1629-1642 (2014) ·doi:10.1007/s11071-014-1405-2 [33] Y.Shen,S.Yang和H.Xing,具有分数阶导数的线性单自由度振荡器的动力学分析,物理学报, 61 (2012), 110505-1-6. [34] 沈毅;S.Yang;H.Xing;G.Gao,分数阶导数Duffing振子的主共振,Commun。没有。科学。数字。同时。,17, 3092-3100 (2012) ·Zbl 1252.35274号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2011.11.024 [35] J.Sneyd;J.Sherrat,《关于钙波在非均匀介质中的传播》,SIAM J.Appl。数学。,57, 73-94 (1997) ·兹伯利0866.35128 ·doi:10.1137/S00361399995286035 [36] P.D.Spanos和B.A.Zeldin,具有频率相关参数或分数导数的系统的随机振动,J.工程机械。, 123 (1997), 290. [37] C.B.Tabi,通过带有分数阶导数项的修正范德波尔方程对FitzHugh-Nagumo振荡进行的动力学分析,国际期刊Nonl。机械。,105, 173-178 (2018) ·doi:10.1016/j.ijnonlinmec.2018年5月26日 [38] C.B.Tabi,具有长程相互作用的(α-)螺旋蛋白质中能量的分数不稳定模式,混沌溶胶。分形。,116, 386-391 (2018) ·doi:10.1016/j.chaos.2018.09.037 [39] D.Tatchim Bemmo;M.Siewe Siewe;C.Tchawoua,组合外部和双频参数激励下FitzHugh-Nagumo方程的非线性振动,物理。莱特。A、 3751944-1953(2011)·Zbl 1242.34057号 ·doi:10.1016/j.physleta.2011.02.072 [40] D.Tatchim Bemmo;M.Siewe Siewe;C.Tchawoua,修正的FitzHugh-Nagumo神经模型中相关有界噪声和弱周期信号输入的组合效应,Commun。没有。科学。数字。同时。,18, 1275-1287 (2013) ·Zbl 1402.92073号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2012.09.016 [41] H.特鲁特林;K.Schulten,神经脉冲的Bonhoeffer-Van der Pol模型的噪声诱导极限环,Phys。化学。,89710-718(1985年)·doi:10.1002/bbpc.19850890626 [42] 蔡嘉诚;J.Sneyd,缓冲FitzHugh-Nagumo模型中的行波,SIAM J.Appl。数学。,71, 1606-1636 (2011) ·Zbl 1245.34032号 ·数字对象标识代码:10.1137/10820348 [43] K.Wiesenfeld、D.Pierson E.Pantazelou、C.Dames和F.Moss,圆上的随机共振,物理学。修订稿。, 72 (1994), 2125. [44] 杨洋;徐文华;X.Gu;孙毅,高斯白噪声驱动下一类具有Caputo型分数阶导数的自激系统的随机响应,混沌孤子。压裂。,77, 190-204 (2015) ·Zbl 1353.34102号 ·doi:10.1016/j.chaos.2015.05.029 [45] 杨毅(Y.Yang);徐文华;魏佳;Q.Han,高斯白噪声激励下具有Caputo型分数阶导数阻尼非线性系统的稳态响应,Nonl。Dyn公司。,79, 139-146 (2015) ·doi:10.1007/s11071-014-1651-3 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。