电磁辐射下忆阻突触耦合神经网络的动力学研究

发布时间：2020-06-18 01:40

【摘要】：神经系统中大规模的离子交换和信号传输会产生复杂的电磁辐射,该电磁辐射对神经系统动力学行为的影响是不可忽略的。本文使用具有磁通变量的忆阻器模型改进了经典电突触模型,考察了神经系统内电磁辐射对其动力学行为的影响。论文首先为提高忆阻器模型在复杂网络中应用的有效性,进一步优化了忆阻器的漂移模型,发展了一种新型正弦窗口函数。仿真表明具有正弦型窗口函数的忆阻器模型表现出很好的可靠性。将新模型作为突触耦合项应用于Hopfield神经网络,并引入了电磁辐射效应作为控制参量。模拟发现该网络呈现出丰富的动力学行为,例如稳定态,周期态和混沌态。这部分工作已发表在Indian J Phys.期刊上。其次,构建忆阻突触耦合的Hindmarsh-Rose神经元系统,研究了电磁辐射下神经系统的集体行为和调节机制。模拟发现,神经系统中电磁辐射可能会引起神经元出现异常放电和异常同步放电,为进一步研究癫痫等神经系统疾病提供了新的思路。另外,当耦合系统处于同步状态时,忆阻突触的忆阻会随着神经元的放电行为变化而同时发生变化,这意味着忆阻突触可以有效地模拟生物突触的可塑性,并可以实现忆阻突触对外部刺激信号的有效记忆功能,这部分工作在Nonlinear Dyn.期刊上发表。最后,我们考察了电磁辐射效应对多层忆阻神经网络的时空动力学的影响。通过调节耦合强度和忆阻突触的参数,每层子网中都出现了相干态和非相干状态共存的奇异态,并且层间忆阻突触网络中也发现了奇异态。此外,通过讨论这种多层忆阻神经网络的层间同步行为,研究了多层网络的不同子网中奇异态的时空演化规律,这个工作也被发表在Nonlinear Dyn.期刊。本文研究结果表明,构建具有忆阻突触耦合的神经系统模型,发现系统内电磁辐射作用在调节其动力学行为中起着重要作用,这为研究神经系统相关疾病发生机制找到了新的重要思路,也为揭示人脑中神经系统的记忆行为提供了有用的线索。
【学位授予单位】：安徽师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP183;TN60;Q42
【图文】：

几种网络拓扑示意图

基本电路元件及其理论关系

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本文编号：2718488