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神经元系统中的振荡和可变性:自主瞬态动力学和快速确定性波动的相互作用。 (英语) Zbl 1494.92016年

摘要:神经系统在内部和外部都会受到快速波动的影响。这些波动可能具有破坏性或建设性。我们研究了快速波动信号与目标细胞固有特性之间相互作用产生可变和/或相干响应的动力学机制。我们使用基于线性和非线性电导的模型和分段常数(PWC)输入以及短时段。常数块的振幅分布由基线PWC函数的任意排列组成。在给定协议的每次试验中,我们都使用这些排列中的一种,每个协议都包含所有可能排列的子集,这是协议中唯一的不确定性来源。我们表明,无论相应未扰动系统的稳定平衡点是焦点还是节点,都可以响应各种形式的PWC输入而产生持续振荡行为。与基于电流的PWC输入相比,基于电导的PWC输出的振荡电压响应被模型非线性放大并衰减,这与先前的理论和实验工作一致。此外,PWC输入的电压响应在试验中表现出可变性,这让人联想到随机噪声(如高斯白噪声)产生的可变性。我们的分析表明,振荡和可变性都是PWC输入和目标细胞自主瞬态动力学之间相互作用的结果,稳态附近的动力学几乎没有贡献,并且不需要输入随机性。

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