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呼吸神经控制中的交互振荡:建模和定性分析。 (英语) Zbl 1446.92072号

小结:在哺乳动物呼吸中,随着代谢需求的增加(例如,高碳酸血症、缺氧等),腹部运动输出出现呼吸延迟(晚E或吸气前)振荡。这些振荡源于后梯形核/面旁呼吸群(RTN/pFRG),并与Bötzinger(Böt C)和前Bötsinger(前BótC)复合体的相互作用神经群产生的呼吸振荡耦合,代表呼吸中枢模式生成器的核心。最近,我们分析了晚E振荡产生的实验数据,并提出了一个大规模计算模型,模拟了不同条件下BötC/pre-BötC和RTN/pFRG振荡之间可能的相互作用。在这里,我们描述了一个简化模型,该模型保持了大规模模型的基本特征和架构,但依赖于简化的基于活动的神经种群描述。这种简化使我们能够使用动力学系统理论的方法,如快-慢分解、分岔分析和相平面分析,来阐明RTN/pFRG和BötC/pre-BötC振荡之间同步的机制和动力学。我们分析了三种与生理相关的行为:高碳酸血症时晚期E振荡的出现和量子加速,高碳酸血症缺氧时晚期E活动转化为双相E活动,以及随着前BötC兴奋性的降低,Böt C/前BótC振荡的量子减慢。每种行为都是由兴奋性驱动或其他模型参数的逐渐变化引起的,反映了代谢和/或生理条件的特定变化。我们的结果为RTN/pFRG和BötC/pre-BötC振荡之间的相互作用以及这些相互作用在不同代谢条件下呼吸控制中的作用提供了重要的理论见解。

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92B20型 用于/用于生物研究、人工生命和相关主题的神经网络
92C20美元 神经生物学
92B25型 生物节律和同步
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