FitzHugh-Nagumo神经元随机发放行为

摘要

神经元在外界刺激下所产生的一系列动作电位发放行为,被认为是神经信息的载体.同时,噪声普遍存在于生物神经系统中,不仅对神经元的动作电位发放行为有着重要的影响,而且对相关神经功能的实现有着重要的意义.基于FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元模型,本文研究了噪声和外界刺激电流作用下神经元的随机发放行为.结果发现,在某些特定的参数范围内,随着噪声强度增加,FHN神经元的动作电位序列会出现从随机发放—规则发放—随机发放之间的变化,即表现出相干共振的发放行为.而当FHN神经元的自身参数变化时,这种随机发放以及相干共振行为也随之发生变化.另一方面,FHN神经元的随机发放以及相干共振行为关于系统参数a和刺激电流I表现出很强的对称性.结合相平面分析,本文进一步给出了FHN神经元出现相干共振发放行为的参数区间,也揭示了这些随机发放行为关于系统参数a和I所表现出的对称性同FHN神经元的内禀动力学之间的联系.