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弱耦合鸭式振荡器的同步。 (英语) Zbl 1376.34052号

摘要:在弱耦合振荡器的背景下,使用所谓的相位响应曲线(PRC)对同步进行了广泛研究,该曲线测量振荡器的相位变化如何受到小扰动的影响。这种方法是基于马尔金的工作,并已扩展到松弛振荡器。即,在弱耦合假设下建立了同步条件,从而得到了弱耦合弛豫振子同步解存在的判据。之前的分析依赖于这样一个事实,即慢零线在其褶皱点附近与快零线不相交,在那里可能会出现鸭式解。在本研究中,我们使用数值延拓技术来求解伴随方程,并且我们表明鸭式循环的同步特性不同于经典松弛循环的同步性质。特别是,我们强调了最大金丝雀在分离两个不同的同步机制中的一个新的特殊作用:Hopf机制和松弛机制。经历鸭式爆炸的低速振荡器的相平面分析为最大鸭式爆炸期间同步特性的这种变化提供了解释。

理学硕士:

34D06型 常微分方程解的同步
34立方厘米 常微分方程的非线性振动和耦合振子
34C60个 常微分方程模型的定性研究与仿真
92立方厘米20 神经生物学
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全文: 内政部 哈尔

参考文献:

[1] Ermentrout,B。;Kopell,N.,弱耦合振荡器链中的频率平台,SIAM J.Math。分析。,15, 215-237 (1984) ·Zbl 0558.34033号
[2] van Vreeswijk,C。;艾博特,L。;Ermentrout,B.,《当抑制而非兴奋使神经放电同步时》,J.Compute。神经科学。,1, 313-321 (1994)
[3] Ermentrout,B。;Terman,D.,神经科学数学基础(2010),施普林格·Zbl 1320.92002年
[4] Hoppenteatt,F。;Izhikevich,E.,弱连接神经网络(1997),施普林格·Zbl 0887.92003号
[5] (Schulthesis,N.W.;Prinz,A.A.;Butera,R.J.,《神经科学中的相位响应曲线:理论、实验和分析》。《神经科学的相位响应线:理论、试验和分析》,《计算神经科学的Springer系列》,第6卷(2012),Springer:Springer New York)
[6] 阿什温,P。;库姆斯,S。;Nicks,R.,神经科学中振荡网络动力学的数学框架,J.非线性科学。,6, 2, 1-92 (2016) ·Zbl 1356.92015号
[7] Malkin,I.,非线性振动理论中的Poincare和Liapunov方法(1949),Gostexizdat·Zbl 0041.52704号
[8] Malkin,I.,非线性振动理论中的一些问题(1956),Gostexizdat·Zbl 0070.08703号
[9] 布伊卡,A。;弗朗索瓦塞,J.-P。;Llibre,J.,小参数非线性周期微分系统的周期解,Comm.Pure Appl。数学。,6, 1, 103-111 (2007) ·兹伯利1139.34036
[10] Roseau,M.,《振动——Nonlinéaires et Théorie de la Stabilité》(1966年),《柏林春天的春天》·Zbl 0135.30603号
[11] Françoise,J.-P.,《生物振荡:定性和模型分析》(2005年),斯普林格-Verlag·Zbl 1080.37103号
[12] 克鲁克,S.M。;Ermentrout,B。;Bower,J.M.,尖峰频率影响皮层振荡器网络的同步特性,神经计算。,10, 1643-1678 (1998)
[13] Chow,C.C。;Kopell,N.,电耦合尖峰神经元动力学,神经计算。,1643-1678年12月(2000年)
[14] Lewis,T。;Rinzel,J.,通过抑制和电耦合连接的尖峰神经元动力学,J.计算机。神经科学。,14, 283-309 (2003)
[15] 城市,A。;Ermentrout,B.,神经元间隙连接耦合链中反波的形成,Phys。E版,86,第011907条pp.(2012)
[16] Feingold,M。;Gonzalez,D.L。;皮罗,O。;Vitturo,H.,外部驱动可激发系统中的锁相、倍周期和混沌现象,Phys。修订版A,37、10、4060-4063(1988年)
[17] Aronson,D.G。;Ermentrout,B。;Kopell,N.,耦合振荡器的振幅响应,Physica D,41,403-449(1990)·Zbl 0703.34047号
[18] Ermentrout,B。;Kopell,N.,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II:朝向应用(2002),Elsevier),5-54·Zbl 1105.92320号
[19] Ermentrout,B.,I型膜,相位重置曲线和同步,神经计算。,8, 979-1001 (1996)
[20] 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)
[21] Ermentrout,B。;帕斯卡,M。;Gutkin,B.,尖峰频率适应和负反馈对神经振荡器同步的影响,神经计算。,13, 1285-1310 (2001) ·Zbl 0963.68647号
[22] 亲吻,I.Z。;翟毅。;Hudson,J.L.,用基于实验的相位模型预测振荡器的相互夹带,物理学。修订稿。,94,第248301条pp.(2005)
[23] 维克拉马辛赫,M。;Kiss,I.Z.,《化学振荡器网络中的空间组织动力学状态:同步、动力学微分和嵌合体模式》,《公共科学图书馆·综合》,第8期,第11期,e80586页(2013年)
[24] Belair,J。;Holmes,P.,关于线性耦合弛豫振荡器,夸特。申请。数学。,42, 193-219 (1984) ·Zbl 0565.70025号
[25] 贝姆·T。;Rinzel,J.,《短占空比会破坏半中心振荡器的稳定性,但缝隙连接会重新激活反相位模式》,J.Neurophystil。,91, 693-703 (2004)
[26] Chakraboty,T。;Rand,R.,两个弱耦合范德波尔振荡器系统中从锁相到漂移的转变,内部。《非线性力学杂志》,23,56,369-376(1988)·Zbl 0667.70028号
[27] 辛巴柳克,G。;尼古拉耶夫,E。;Borisyuk,R.,两个电耦合起搏器Biol模型中的同相和反相自振荡。网络。,71, 153-160 (1994) ·Zbl 0804.92003年
[28] 谢尔曼,A。;Rinzel,J.,神经元模型中弱电强耦合的致心律效应,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,892471-2474(1992)
[29] 北卡罗来纳州科佩尔。;Somers,D.,通过激发相互作用耦合的弛豫振荡器中的反相解,J.Math。《生物学》,33,261-280(1995)·Zbl 0828.92005号
[30] 特曼,D。;Lee,E。;Rinzel,J。;Bem,T.,通过电耦合而非单独快速抑制的反相和同相锁定的稳定性,SIAM J.Appl。动态。系统。,10, 3, 1127-1153 (2011) ·Zbl 1244.34065号
[31] Pfeuty,B。;马托,G。;Golomb,D。;Hansel,D.,抑制性突触和电突触在同步中的联合作用,神经计算。,17, 633-670 (2005) ·Zbl 1059.92012年9月
[32] 曼西拉,J。;Lewis,T。;平托,D。;鲁宾,J。;,C.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》。,27, 8, 2058-2073 (2007)
[33] Coombes,S.,脉冲耦合McKean弛豫振荡器网络中的锁相,Physica D,160173-188(2001)·Zbl 1013.92005年
[34] Coombes,S.,《带缝隙连接的神经网络:分段线性平面神经元模型的研究》,SIAM J.Appl。动态。系统。,7, 3, 1101-1129 (2008) ·Zbl 1159.92008年
[35] 贝诺?t,E。;Callot,J.-L。;Diener,F。;M.Diener、Chasse au canard、Collect。数学。,32, 1-2, 37-119 (1981) ·兹伯利0529.34046
[36] Krupa,M。;Szmolyan,P.,《弛豫振荡与鸭式爆炸》,《微分方程》,174,2,312-368(2001)·Zbl 0994.34032号
[37] Bröns,M.,压缩机系统喘振Greitzer模型中的分歧和不稳定性,数学。工程工业,251-63(1988)·Zbl 0836.34009号
[38] Krupa,M。;Wechselberger,M.,折叠鞍节点奇异性附近的局部分析,J.微分方程,2482841-2888(2010)·Zbl 1198.34103号
[39] 古根海默,J。;霍夫曼,K。;Weckesser,W.,鸭翼的数值计算,国际。J.比福尔。混沌,10,12,2669-2687(2000)·Zbl 0978.34038号
[40] Desroches,M。;古根海默,J。;Krauskopf,B。;Kuehn,C。;Osinga,H.M。;Wechselberger,M.,多时间尺度下的混合模式振荡,SIAM Rev.,54211-288(2012)·Zbl 1250.34001号
[41] Desroches,M。;Kaper,T.J。;Krupa,M.,《混合模式爆发振荡:在方波爆发中缓慢通过加尖峰鸭式爆炸所产生的动力学》,Chaos,23,第046106页,(2013)·Zbl 1375.92014年
[42] Vo,T。;伯特伦·R。;Wechselberger,M.,与伪塑性破裂相关的混合模动力学的多重几何观点,SIAM J.Appl。动态。系统。,12, 2, 789-830 (2013) ·Zbl 1295.37022号
[43] Krupa,M。;波波维奇,N。;北卡罗来纳州科佩尔。;Rotstein,H.G.,多巴胺能神经元三时间尺度模型中的混合模式振荡,混沌,18,49,第015106页,(2008)·Zbl 1306.34057号
[44] Rotstein,H.G。;Oppermann,T。;怀特,J.A。;Kopell,N.,内侧内嗅皮质星状细胞模型中阈下振荡活动和棘波开始的动态结构,J.Compute。神经科学。,21271-292(2006年)
[45] 鲁宾,J。;Wechselberger,M.,《巨型乌贼隐藏鸭:霍奇金-霍克斯利模型的3D几何》,Biol。网络。,97, 5-32 (2007) ·Zbl 1125.92015年
[46] Drover,J。;鲁宾,J。;苏,J。;Ermentrout,B.,《兴奋性突触耦合可以在低放电频率下同步神经元的鸭式机制分析》,SIAM J.Appl。动态。系统。,65, 1, 69-92 (2004) ·Zbl 1121.34059号
[47] Ermentrout,B。;Wechselberger,M.,Canards,弱耦合中间神经元模型中的簇和同步,SIAM J.Appl。动态。系统。,8, 253-278 (2009) ·Zbl 1167.34352号
[48] 罗伯茨,K.-L。;鲁宾,J。;Welchselberger,M.,《平均、折叠奇点和环形鸭翼:解释耦合神经元模型中突发和尖峰之间的转换》,SIAM J.Appl。动态。系统。,14, 4, 1808-1844 (2015) ·Zbl 1360.37183号
[49] Rotstein,H.G。;北卡罗来纳州科佩尔。;扎博廷斯基,A.M。;Epstein,I.R.,全局耦合振荡器系统中定位的鸭式机制,SIAM J.Appl。数学。,63, 6, 1998-2019 (2003) ·Zbl 1088.34030号
[50] Rotstein,H.G。;Kuske,R.,耦合钙振荡器中通过鸭翼的局部和异步模式,Physica D,215,46-61(2006)·兹比尔1136.34308
[51] Köksal Ersöz,E。;Desroches,M。;Krupa,M。;Clément,F.,耦合幻影爆炸中的Canard-mediated(de)synchronization,SIAM J.Appl。动态。系统。,15, 1, 580-608 (2016) ·Zbl 1337.34060号
[52] 布朗,E。;Moehlis,J。;Holmes,P.,《关于神经振荡器群的相位减少和响应动力学》,神经计算。,16, 673-715 (2003) ·Zbl 1054.92006年
[53] Izhikevich,E.M.,弛豫振荡器的相位方程,SIAM J.Appl。数学。,60, 5, 1789-1805 (2000) ·Zbl 1016.92001号
[54] 库图,R。;Shpiro,A。;鲁宾,N。;Rinzel,J.,神经竞争模型中的频率控制机制,SIAM J.应用。动态。系统。,7, 2, 609-649 (2008) ·Zbl 1167.34351号
[55] 张,C。;Lewis,T.,半中心振荡器的相位响应特性,J.Compute。神经科学。,35, 55-74 (2013)
[56] 净额,T。;Acker,C。;Bettencourt,J。;White,J.A.,《超越双细胞网络:神经元对多突触输入反应的实验测量》,J.Compute。神经科学。,18, 287-295 (2005)
[57] Kuramoto,Y.,《化学振荡器、波和湍流》(1984),Springer-Verlag·Zbl 0558.76051号
[58] Ermentrout,B.,模拟、分析和动画化动态系统:研究人员和学生XPPAUT指南(2002),SIAM·Zbl 1003.68738号
[59] 伊兹凯维奇,E.M。;Hoppenstead,F.C.,《慢耦合振荡器:相位动力学和同步》,SIAM J.Appl。数学。,63, 6, 1935-1953 (2003) ·Zbl 1058.92002号
[60] Govaerts,W。;Sautois,B.,相位响应曲线的计算:直接数值方法,神经计算。,18, 4, 817-847 (2006) ·Zbl 1087.92001号
[62] Ermentrout,B。;贝弗林,B。;Netoff,T.,《测量神经元离子通道效应的相位响应曲线》(Schultheiss,N.W.;Prinz,A.A.;Butera,R.J.,《神经科学中的相位反应曲线》(2012),Springer),207-236
[63] Moehlis,J.,《关于霍奇金-霍克斯利方程简化的Canards》,J.Math。生物学,52141-153(2006)·Zbl 1091.92019
[64] De Maeschalk,P.(德梅斯查尔克,P.)。;Desroches,M.,平面低速系统的数值延拓技术,SIAM J.Appl。动态。系统。,12, 3, 1159-1180 (2013) ·Zbl 1282.70040号
[65] 阿什温,P。;Swift,J.,弱耦合同振子动力学,J.非线性科学。,2, 69-108 (1992) ·Zbl 0872.58049号
[66] 萨默斯,D。;Kopell,N.,通过快速阈值调制实现快速过渡,Biol。网络。,68, 393-407 (1993)
[67] Lee,E。;Terman,D.,电耦合神经元网络中的稳定反相振荡,SIAM J.Appl。动态。系统。,12, 1, 1-27 (2013) ·Zbl 1285.34037号
[68] 哦,M。;Matveev,V.,I型模型神经元的非弱耦合抑制网络中的相位锁定损失,J.Comput。神经科学。,26, 303-320 (2009)
[69] 马兰,S。;Canavier,C.,《使用相位重置预测两个神经元网络中的1:1和2:2锁定,在这两个神经网络中,触发顺序并不总是保持不变》,J.Compute。神经科学。,24, 37-55 (2008)
[70] Winfree,A.T.,(《生物时间的几何》,《生物时间几何》,跨学科应用数学,第12卷(1980年),斯普林格出版社)·Zbl 0856.9202号
[71] 兰菲尔德,P。;Krauskopf,B。;Osinga,H.M.,《解决Winfree难题:FitzHugh-Nagumo模型中的等时线》,混沌,24,第013131页,(2014)·Zbl 1374.37032号
[72] 兰菲尔德,P。;Krauskopf,B。;Osinga,H.M.,前向时间和后向时间等时线及其相互作用,SIAM J.Appl。动态。系统。,14, 3, 1418-1453 (2015) ·Zbl 1358.37047号
[73] Ermentrout,G.,神经模型中的周期加倍和可能的混沌,SIAM J.Appl。数学。,44, 1, 80-95 (1984) ·Zbl 0532.92005号
[74] 施瓦茨,I.B。;Erneux,T.,周期驱动激光器的亚谐波滞后和倍周期分岔,SIAM J.Appl。数学。,541083-1100(1994年)·Zbl 0809.34054号
[75] 达勒姆,J。;Moehlis,J.,《谣言的反馈控制》,《混沌》,第18期,第015110页(2008年)
[76] Desroches,M。;Krupa,M。;Rodrigues,S.,神经元模型中的弯曲、金丝雀和兴奋阈值,数学杂志。生物学,67,989-1017(2013)·Zbl 1274.70045号
[77] Mitry,J。;McCarthy,M。;北卡罗来纳州科佩尔。;Wechselberger,M.,《Exitable neurons,firing threshold manifolds and canards》,J.Math。神经科学。,3, 12 (2013) ·Zbl 1321.92046号
[78] Krupa,M。;安布罗西奥,B。;Aziz-Alaoui,M.A.,弱耦合双慢速系统,折叠奇异性和混合模式振荡,非线性,27,7,1555-1574(2014)·Zbl 1300.34137号
[79] 德弗里斯,G。;Sherman,A.,《超越同步:方波爆发中耦合的调制和突发效应》(Coombes,S.;Bressloff,P.C.,《爆发:神经系统节律的起源》(2005),《世界科学》,243-272·Zbl 1404.92049号
[80] 科丁顿,E.A。;Levinson,N.,《常微分方程理论》(1987),McGraw-Hill·Zbl 0042.32602号
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