噪声激励下介观神经元网络的随机动力学研究

本项目应用非线性随机动力学和复杂网络动力学的基本理论与方法，结合数值仿真的手段，研究噪声激励下介观神经元网络的随机动力学行为，特别是随机共振和同步现象。主要包括：揭示介观神经元网络随机动力学行为的产生机制；分析时滞、耦合强度、子神经元网络与介观神经元网络的拓扑结构等因素对介观神经元网络随机动力学行为的作用；探讨子神经元网络与介观神经元网络的随机动力学行为之间的相互关系，进而阐述脑皮层各个子神经区之间协同工作的内在机理。本项目是非线性随机动力学、复杂网络动力学与神经科学的交叉研究课题，本项目的研究结果可以推动相应学科研究的进一步发展，同时对探索神经信息的传递过程和大脑的工作原理也有重要的促进作用。

本项目应用非线性随机动力学和复杂网络动力学的基本理论与方法，结合数值仿真的手段，研究噪声激励下介观神经元网络的动力学行为，特别是随机共振和同步现象。本项目主要开展了三个方面的研究工作：.1..研究了噪声对介观神经元网络动力学行为特性的影响；.2..分析了介观神经元网络的同步放电动力学行为特性；.3..讨论了时滞、耦合强度和集群效应对介观神经元网络放电行为的影响。. 研究结果显示，不论是突触噪声还是离子通道噪声对神经元网络的动力学行为特性都有着重要的影响，特别是来源不同的离子通道噪声对神经元网络的放电有序性的作用不同。其次，我们分析了介观神经元网络的同步放电动力学行为特性。结果指出，介观神经元网络的同步性不仅与耦合类型有关（如兴奋性耦合和抑制性耦合）还与耦合方式密切相关。当网络间耦合强度从通常的常数改变为时变耦合强度时，我们发现时变耦合强度对介观神经元网络的同步特性有着重要影响。最后，我们讨论了神经元系统中的其他重要影响因素对介观神经元网络放电动力学特性的影响。结果显示，当子网络内时滞与子网络间的时滞达到一定匹配关系时，介观神经元网络会频繁产生快速有序的放电活动；且当介观神经元网络的平均耦合强度和平均连边概率不变时，集群因素对介观神经元网络的放电有序性的影响较小。. 本项目中，主要讨论了介观神经元网络的放电有序性、同步行为和放电频率。在神经元系统中，同步与神经元系统的正常运行、神经疾病的发生等密切相关，而放电有序性和放电频率则与神经元系统的两大编码机制——放电时刻编码与频率编码——密切相关，因此，本项目所取得的研究成果，对进一步深入理解神经元网络拓扑结构、神经元之间的耦合方式、噪声、时滞等对神经元系统放电行为的影响具有非常重要的理论意义和实际价值。本项目是非线性随机动力学、复杂网络动力学与神经科学的交叉研究课题，本项目的研究结果可以推动相应学科研究的进一步发展，同时对探索神经信息的传递过程和大脑的工作原理也有重要的促进作用。