白噪声在Hodgkin-Huxley神经元模型亚临界Hopf分岔处诱导的双相干共振

作     者：黎丽 赵志国 

会议名称：《第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）》

会议日期：2023年

学科分类：12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

关 键 词：神经放电 白噪声 Hopf分岔 多时间尺度系统 

摘      要：适当的噪声强度可以引起非线性系统最优的振荡响应现象被称为相干共振。相干共振现象已经在电生理实验和神经元模型中被观察到。通常,白噪声在单神经元模型的亚临界Hopf分岔处仅能诱导出单次相干共振。本研究发现,在仅有加性白噪声这一种噪声源的情况下,随着噪声强度的增加,白噪声在具有多时间尺度特点的简化的Hodgkin-Huxley神经元模型的亚临界Hopf分岔出的静息处,可以诱导出两次相干共振,即双相干共振现象,不同于以往观察到的单次相干共振。双相干共振的产生与噪声强度增加诱发的不同放电模式有关。借助于相空间分析和亚临界Hopf分岔附近的焦-结点的动力学,解释了放电模式随噪声强度的变化,进而揭示了双相干共振产生的动力学机制。简化的Hodgkin-Huxley神经元模型的多时间尺度动力学是不同放电模式和双相干共振产生的主要原因。该结果不仅展示了白噪声诱发相干共振的不同实例,并且给出了相应的动力学机制,是进一步丰富了非线性动力学现象,提供了噪声在具有多时间尺度特点的神经系统中的更多作用。