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相似文献
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1.
神经放电加周期分岔中由随机自共振引起一类新节律   总被引:1,自引:1,他引:0  
当改变实验性神经起步点细胞外[Ca^2 ]时,放电节律表现出从周期1节律转换为周期4节律的加周期分岔序列。其中,周期n节律转换为周期n 1节律的过程中(n=1,2,3)存在一种新的具有交替特征的节律,该新节律为周期n簇与周期n 1簇放电的交替,并且周期n 1簇的时间间隔序列呈现出整数倍特征。确定性神经放电理论模型(chay模型)只能模拟周期n节律直接到周期n 1节律的加周期分岔序列;而随机chay模型可以模拟实验中的加周期分岔过程和新节律。进一步,新节律被确认是经随机自共振机制产生的。这不仅解释了实验现象,也将随机自共振的产生区间从以前认识到的Hopf分岔点附近扩大到加周期分岔点附近,同时扩大了噪声在神经放电和神经编码中起重要作用的参数区间。  相似文献   

2.
实验性神经起步点自发放电的分叉和整数倍节律   总被引:1,自引:8,他引:1  
在实验性神经起步点发现了放电峰峰间期序列随细胞外[Ca^2 ]变化产生的加周期分叉和整数倍节律。并用确定性Chay模型和随机Chay模型进行数值模拟。从模拟实验结果的角度看,加周期分叉过程遵从Chay模型决定的确定性机制,随机因素对其有影响但影响较小;而在相应的参数区间,整数倍节律则是在随机因素驱动下产生,是随机共振现象,是由确定性机制和随机因素共同作用的结果。这表明,实验性神经起步点放电节律的分叉和随机共振现象的出现是必然的,受确定性机制和随机因素共同影响。但在不同参数区间,随机因素对神经放电节律的作用不同。  相似文献   

3.
神经自发整数倍峰放电节律的随机性和确定性模式的比较   总被引:6,自引:5,他引:1  
为进一步区分神经自发整数倍峰放电节律的随机性和确定性模式的动力学性质,详细研究了实验神经起步点、随机理论模型(Chay模型)和确定性理论模型(Wang模型)产生的3种整数倍峰放电节律及其变化规律。结果发现,实验和随机模型经随机自共振产生的整数倍峰放电节律具有相同的统计性质(峰峰间期越大,出现的频度越低,约呈指数递减)和变化规律,与确定性Wang模型产生的整数倍节律明显不同。这提示,呈指数衰减分布的整数倍峰放电节律是经随机自共振产生的,是确定性因素和随机因素共同作用的结果。  相似文献   

4.
神经起步点自发放电节律及节律转化的分岔规律   总被引:2,自引:1,他引:1  
在神经起步点的实验中观察到了复杂多样的神经放电([Ca^2 ]o)节律模式,如周期簇放电、周期峰放电、混沌簇放电、混沌峰放电以及随机放电节律等。随着细胞外钙离子浓度的降低,神经放电节律从周期l簇放电,经过复杂的分岔过程(包括经倍周期分岔到混沌簇放电、混沌簇放电经激变到混沌峰放电、以及混沌峰放电经逆倍周期分岔到周期峰放电)转化为周期l峰放电。在神经放电理论模型——Chay模型中,调节与实验相关的参数(Ca^2 平衡电位),可以获得与实验相似的神经放电节律和节律转换规律。这表明复杂的神经放电节律之间存在着一定的分岔规律,它们是理解神经元信息编码的基础。  相似文献   

5.
含快慢子系统的神经元数学模型仿真预期,神经放电节律经历加周期分岔序列,可以进一步表现激变,并通过逆倍周期分岔级联进入周期1峰放电。实验调节胞外钙离子浓度,观察到从周期1簇放电开始的带有随机节律的加周期分岔到簇内有多个峰的簇放电,再经激变转迁到峰放电节律的分岔序列,提供了这种分岔序列模式实验证据。实验所见之激变表现为簇放电节律的休止期消失,放电节律变为混沌峰放电和周期峰放电。作者利用随机Chay模型更加逼真地仿真再现了实验所见的分岔序列。该实验结果验证了以前的确定性数学模型的理论预期,并利用随机理论模型仿真了其在现实神经系统的表现;揭示了一类完整的神经放电节律的转换规律。  相似文献   

6.
大鼠损伤神经的三种诱发簇放电节律   总被引:4,自引:0,他引:4  
Duan YB  Hu SJ  Jian Z  Duan JH 《生理学报》2002,54(4):329-332
实验运用单纤维记录技术,观察了损伤神经起步点自发放电在改变[Ca^2 ]。和veratridine作用下放电节律的变化。结果表明:在每一标本上,记录到的相同背景的自发放电在低与高Ca^2 浓度和veratridine的作用下,转化为三种不同类型的簇放电。结果提示,神经元放电的节律形式与刺激的性质相关,不同的节律形式可能携带着不同的神经信息。  相似文献   

7.
交流外电场下映射神经元放电节律的分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
神经元不同的放电节律承载着不同的刺激信息。文章基于神经元映射模型,研究低频交流电场对神经元放电节律的影响。在外部刺激下映射模型表现出丰富的放电模式,包括周期簇放电、周期峰放电、交替放电和混沌放电。神经元对刺激频率和振幅的变化极为敏感,随着频率的增大,放电节律表现出从簇放电到峰放电和混沌放电的反向加周期分岔序列;在周期节律转迁过程中存在一种新的交替节律,其放电序列为两种周期放电模式的交替,峰峰间期序列具有整数倍特征。外电场的频率影响细胞内、外离子振荡周期,导致神经元放电与刺激信号同步,对放电节律的影响更为明显。研究结果揭示了交流外电场对神经元放电节律的作用规律,有助于探寻外电场对生物神经系统兴奋性的影响和神经系统疾病的致病机理。  相似文献   

8.
Long KP  Hu SJ  Duan YB  Xu H 《生理学报》1999,51(5):481-487
本文记录了大鼠损伤背根节神经元的自发放电活动。采用背根节慢性压迫动物模型,记录慢性压迫手术后3-10d背根节的自发放电。在记录的156根纤维中,观察到17根(占11A%)出现的动作电位峰峰间期以某一基础间期的整数倍模式出现的整数倍时间节律形式,其回归映射图为晶格状点阵结构,并且该时间形式受细胞膜上钠,钾通道的调控。  相似文献   

9.
研究了两个参数失配较大情况下,处于不同放电模式的两个电突触耦合Hindmarsh-rose(HR)神经元的相位同步问题,发现在适当耦合强度下可以实现相同步并呈现出复杂的放电节律.利用峰峰间期(Interspikeinterval,ISI)和平均放电频率证实了相同步的发生,给出并分析了不同放电状态的神经元在电突触耦合下实现相同步后的神经放电节律.从相同步的角度显示,神经元同步后呈现簇放电特征或峰放电特征,除与两耦合神经元独自放电模式有关外,还与电突触耦合强度有一定的内在关系.  相似文献   

10.
实验中发现了神经起步点产生的一种新型的簇放电节律--阵发周期1节律。其特征如下:连续周期1放电与休止期(quiescence)轮流出现;非周期性,连续放电持续期、连续放电次数以及休止期有较大变异性;位于周期1节律和静息状态之间。具有较长周期的伪单色噪声激励的FHN(FizHugh-Nagumo)模型可以产生类似的阵发周期1节律。模型和实验中的阵发周期1节律的统计特征、变化规律和所处的参数区间相类似。这表明:阵发周期1节律是由与伪单色噪声类似的长时程振荡激励引起的。  相似文献   

11.
文章揭示了外界周期脉冲激励下神经元系统产生的随机整数倍和混沌多峰放电节律的关系.随机节律统计直方图呈多峰分布、峰值指数衰减、不可预报且复杂度接近1;混沌节律统计直方图呈不同的多峰分布,峰值非指数衰减、有一定的可预报性且复杂度小于1.混沌节律在激励脉冲周期小于系统内在周期且刺激强度较大时产生,参数范围较小;而随机节律在激励脉冲周期大于系统内在周期且脉冲刺激强度小时,可与随机因素共同作用而产生,产生的参数范围较大.上述结果揭示了两类节律的动力学特性,为区分两类节律提供了实用指标.  相似文献   

12.
Zhu CL  Jia Y  Liu Q  Yang LJ  Zhan X 《Biophysical chemistry》2007,125(1):201-212
Based on a model of intracellular calcium (Ca(2+)) oscillation with self-modulation of inositol 1,4,5-trisphosphate signal, the mesoscopic stochastic differential equations for the intracellular Ca(2+) oscillations are theoretically derived by using the chemical Langevin equation method. The effects of the finite biochemical reaction molecule number on both simple and complex cytosolic Ca(2+) oscillations are numerically studied. In the case of simple intracellular Ca(2+) oscillation, it is found that, with the increase of molecule number, the coherence resonance or autonomous resonance phenomena can occur for some external stimulation parameter values. In the cases of complex cytosolic Ca(2+) oscillations, each extremum of concentration of cytosolic Ca(2+) oscillations corresponds to a peak in the histogram of Ca(2+) concentration, and the most probability appeared during the bursting plateau level for bursting, but at the largest minimum of Ca(2+) concentration for chaos. For quasi-periodicity, however, there are only two peaks in the histogram of Ca(2+) concentration, and the most probability is located at low concentration state.  相似文献   

13.
Stimulus presentation is believed to quench neural response variability as measured by fano-factor (FF). However, the relative contributions of within-trial spike irregularity and trial-to-trial rate variability to FF fluctuations have remained elusive. Here, we introduce a principled approach for accurate estimation of spiking irregularity and rate variability in time for doubly stochastic point processes. Consistent with previous evidence, analysis showed stimulus-induced reduction in rate variability across multiple cortical and subcortical areas. However, unlike what was previously thought, spiking irregularity, was not constant in time but could be enhanced due to factors such as bursting abating the quench in the post-stimulus FF. Simulations confirmed plausibility of a time varying spiking irregularity arising from within and between pool correlations of excitatory and inhibitory neural inputs. By accurate parsing of neural variability, our approach reveals previously unnoticed changes in neural response variability and constrains candidate mechanisms that give rise to observed rate variability and spiking irregularity within brain regions.  相似文献   

14.
In stochastic resonance (SR), the presence of noise helps a nonlinear system amplify a weak (sub-threshold) signal. Chaotic resonance (CR) is a phenomenon similar to SR but without stochastic noise, which has been observed in neural systems. However, no study to date has investigated and compared the characteristics and performance of the signal responses of a spiking neural system in some chaotic states in CR. In this paper, we focus on the Izhikevich neuron model, which can reproduce major spike patterns that have been experimentally observed. We examine and classify the chaotic characteristics of this model by using Lyapunov exponents with a saltation matrix and Poincaré section methods in order to address the measurement challenge posed by the state-dependent jump in the resetting process. We found the existence of two distinctive states, a chaotic state involving primarily turbulent movement and an intermittent chaotic state. In order to assess the signal responses of CR in these classified states, we introduced an extended Izhikevich neuron model by considering weak periodic signals, and defined the cycle histogram of neuron spikes as well as the corresponding mutual correlation and information. Through computer simulations, we confirmed that both chaotic states in CR can sensitively respond to weak signals. Moreover, we found that the intermittent chaotic state exhibited a prompter response than the chaotic state with primarily turbulent movement.  相似文献   

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