АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ АДДИТИВНОГО И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ШУМА НА МОДЕЛЬ НЕЙРОНА МОРРИС - ЛЕКАРА

Результат исследований: Вклад в журналСтатья

2 Цитирования (Scopus)

Аннотация

Работа посвящена проблеме анализа эффектов, связанных с воздействием аддитивного и параметрического шума на процессы, происходящие в нервной клетке. Это исследование проводится на примере известной модели Моррис - Лекара, которая описывается двумерной системой обыкновенных дифференциальных уравнений. Одним из основных свойств нейрона является возбудимость - способность отвечать на внешнее воздействие резким изменением электрического потенциала на мембране клетки. В данной статье рассматривается набор параметров, при котором модель демонстрирует возбудимость класса 2. Динамика системы исследуется при изменении параметра внешнего тока. Рассматриваются две параметрические зоны: зона моностабильности, в которой единственным аттрактором детерминированной системы является устойчивое равновесие, и зона бистабильности, характеризующаяся сосуществованием устойчивого равновесия и предельного цикла. Показывается, что в обоих случаях под действием шума в системе генерируются колебания смешанных мод (т. е. чередование колебаний малых и больших амплитуд). В зоне моностабильности данный феномен связан с высокой возбудимостью системы, а в зоне бистабильности он объясняется индуцированными шумом переходами между аттракторами. Это явление подтверждается изменениями плотности распределения случайных траекторий, спектральной плотности и статистиками межспайковых интервалов. Проводится сравнение действия аддитивного и параметрического шума. Показывается, что при добавлении параметрического шума стохастическая генерация колебаний смешанных мод наблюдается при меньших интенсивностях, чем при воздействии аддитивного шума. Для количественного анализа этих стохастических феноменов предлагается и применяется подход, основанный на технике функций стохастической чувствительности и методе доверительных областей. В случае устойчивого равновесия это эллипс, а для устойчивого предельного цикла такой областью является доверительная полоса. Исследование взаимного расположения доверительных областей и границы, разделяющей бассейны притяжения аттракторов, при изменении параметров шума позволяет предсказать возникновение индуцированных шумом переходов. Эффективность данного аналитического подхода подтверждается хорошим соответствием теоретических оценок с результатами прямого численного моделирования.
Переведенное названиеAnalysis of additive and parametric noise effects on Morris - Lecar neuron model
Язык оригиналаРусский
Страницы (с-по)449-468
Число страниц20
ЖурналComputer Research and Modeling
Том9
Номер выпуска3
DOI
СостояниеОпубликовано - 1 янв 2017

Предметные области ASJC Scopus

  • Computer Science Applications
  • Computational Theory and Mathematics
  • Modelling and Simulation

ГРНТИ

  • 27.00.00 МАТЕМАТИКА

Уровень публикации

  • Перечень ВАК

Fingerprint Подробные сведения о темах исследования «АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ АДДИТИВНОГО И ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ШУМА НА МОДЕЛЬ НЕЙРОНА МОРРИС - ЛЕКАРА». Вместе они формируют уникальный семантический отпечаток (fingerprint).

Цитировать