电耦合簇放电神经元的交互作用分析：频率与稳定性

本文探讨了"耦合簇放电神经元的相互作用函数"这一主题，由张佳栋和石霞两位作者在《北京邮电大学理学院》发表。研究焦点在于电耦合的Hindmarsh-Rose（HR）神经元，这是一种模型神经元系统，常用于模拟生物神经网络中的行为。HR神经元因其复杂的动态行为而受到关注，特别是其簇放电模式，即神经元群体同时发生脉冲发放的现象。 作者们采用相位约化方法，这是一种将高维动力学系统简化到低维的有效技术，来分析簇放电神经元的簇相位响应曲线（Burst Phase Response Curve，简称BPRC）。BPRC 描述了神经元对输入信号的相位响应特性，它反映了神经元如何随输入信号的相位变化而调整其自发放电模式。 通过这种方法，他们能够定量地计算出两个相互耦合的HR神经元之间的相互作用函数，这是理解神经网络中信息传递和同步行为的关键参数。研究结果显示，随着簇内放电个数的增加，BPRC变得更加复杂，这意味着神经元之间的相互作用表现出更高的动态性，表现为更频繁的振荡。然而，值得注意的是，尽管这种复杂性增加，两个神经元系统仍然存在两种稳定状态：同步状态（对应于ϕ=0）和反同步状态（对应于ϕ=0.5），其中同步状态是稳定的平衡点，而反同步状态则是不稳定的。 关键词如“相位响应曲线”、“簇相位响应曲线”、“相互作用函数”和“相位锁定”揭示了论文的核心概念和技术路径，这些概念对于理解神经网络中神经元间的协同工作至关重要。整个研究不仅深化了我们对HR神经元动态行为的理解，也为神经网络建模和控制提供了有价值的数据基础。通过这篇首发论文，作者们为后续的神经科学和计算神经科学的研究奠定了坚实的基础。