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白噪声诱发Morris-Lecar模型构成的Ⅱ型兴奋网络产生多次空间相干共振
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012.4.4
  • 页码:070504-
  • 分类:O42[理学—声学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]陕西师范大学生命科学学院,西安710062
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11072135,10772101); 中央高校基本科研业务费基金(批准号:GK200902025)资助的课题~~
  • 相关项目:基于生物学实验的神经起步点的动力学建模
中文摘要:

为研究噪声在网络中的作用及对时空行为的影响,通过电耦合、近邻连接的Morris-Lecar模型构建了同质可兴奋细胞网络.单元振子的确定性行为表现为Ⅱ型兴奋性的静息.在高斯白噪声的作用下,网络会在较大的噪声强度范围产生螺旋波,以及在某些较小的噪声强度范围产生杂乱的空间结构.随着噪声强度的增加,螺旋波的结构会在简单和复杂之间转换,或与杂乱的空间结构交替出现.通过空间结构函数及其信噪比的计算,发现简单螺旋波的信噪比较大,复杂螺旋波以及杂乱的时空结构的信噪比较小.信噪比随着噪声强度的增加会出现多次极大值,说明白噪声可以在可兴奋细胞网络中诱导多次空间相干共振.研究结果提示现实的可兴奋系统能有多次机会选择不同强度的噪声加以合理利用.

英文摘要:

To study the effect of noise on the network and the influence of noise on the spatio-temporal behaviors of the network,a homogeneous network of excitable cells is constructed,in which the classical Morris-Lecar neuron model behaves as a unit by electric coupling to neighbouring ones.The deterministic behavior of each unit is a resting state corresponding to class II excitability.Under the action of white Gaussian noise in the network,spiral wave can be induced within a large range of noise intensity,while disordered spatiotemporal structure is induced within a certain small intensity range.With the increase of noise intensity,spiral wave is characterized by a transition back and forth between simple structure and complex structure,or appears alternately with the disordered structure.By calculating spatial structure function and signal-to-noise ratio(SNR),it is found that the SNR of spiral wave with a simple structure is higher and the SNR becomes lower when the spiral wave has a complex or an even disordered structure.The SNR curve shows that multiple peaks appear with the increase of noise intensity,which indicates that white Gaussian noise can induce the multiple spatial coherence resonance in an excitable cellular network,and suggests that there are many opportunities to select diverse intensity noises to be rationally used in a realistic excitable system.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876