突触可塑性对神经元系统同步和稳定性的影响

This project mainly considers the dynamical property for effects of synaptic plasticity on synchronization and stability in neuronal systems from the perspective of nonlinear dynamics. Furthermore, explore applications for both synchronous control theory and synaptic of coupled neurons in practice. The project is mainly to study three aspects as follows: Firstly, synchronization control of coupled neurons. Secondly, effects of synaptic plasticity on the dynamics of neuronal systems. Thirdly, investigate some applications for synchronous control theory of the neuronal System and synaptic plasticity in neurocognitions and epilepsy and other mental disorders. Through these studies, a profound understanding of information mechanisms of human brain will be of great theoretical significance and practical value, and will promote the development of both neuroscience and nonlinear dynamics.

本项目从非线性动力学角度研究突触可塑性对耦合神经元系统同步和稳定性影响的动力学演化行为，并进一步探讨神经元系统同步控制和突触可塑性理论在实际中的应用。本项目主要从以下三个方面进行研究：（1）耦合神经元同步控制的研究；（2）突触可塑性对神经元系统动力学变化影响的研究；（3）探讨神经元系统同步控制及其突触可塑性理论在神经认知和癫痫等精神性疾病中的一些应用。通过以上研究，对深刻认识人脑的信息机制有着重大的理论意义和实用价值，同时推动神经科学和非线性动力学的发展。

同步现象在自然界、神经元系统以及社会系统是普遍存在的。为了更好地理解神经元系统同步活动机理，本项目主要从非线性动力学观点出发去揭示和解释实验中所观察的现象，理论上探讨突触可塑性影响下神经系统电活动的动力学机理。 取得了以下结果：（1）讨论了具有磁耦合和电耦合的拓展的Hindmarsh-Rose神经元的相同步;（2）主要研究具有不同拓扑结构的生物神经网络的同步活动; 进一步地，给出了耦合强度与同步的关系; （3）主要以pre-Botzinger复合体中神经元为对象，探讨了两个耦合兴奋性神经元的反相簇放电类型及其同步转迁动力学; （4）利用具有电流反馈效应的的两房室椎体神经元模型, 讨论了神经元的放电节律模式以及各模式之间的相互转迁机理;（5）研究了一类具有生物神经元突触可塑性特性的神经网路的动力学行为，获得了输入状态稳定性;（6）考虑了具有忆阻特性的变时滞双层联想记忆神经网络的稳定性, 给出了一些新的判定条件. 通过以上研究，对认识人脑的信息机制有一定的理论意义和指导价值，同时丰富了智能科学和非线性动力学的理论。