【摘 要】
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神经元是神经系统中最基本的构成与功能单元,是神经科学的研究基础。由于模型简单,放电行为丰富,Morris-Lecar神经元模型一经提出就受到了广泛的关注。在神经网络研究中,耦合神经元网络一直是一个研究热点,其同步动力学行为更是许多学者的研究重点。神经元电活动会受电磁辐射的影响,磁控忆阻可作为神经元间的耦合突触。因此,本文在研究三维自治Morris-Lecar神经元模型中混沌簇放电行为和共存多稳态放
【基金项目】
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国家自然科学基金(忆阻电路的多稳定性及其状态切换控制研究,项目编号:61601062;忆阻电路的复杂动力学与多稳定状态控制策略研究,项目编号:51777016;非自治忆阻振荡电路的动力学分析及在神经形态电路中的延拓,项目编号:61801054); 江苏省自然科学基金(忆阻电路韦库降维建模与多稳定性重构研究,项目编号: BK20191451);
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神经元是神经系统中最基本的构成与功能单元,是神经科学的研究基础。由于模型简单,放电行为丰富,Morris-Lecar神经元模型一经提出就受到了广泛的关注。在神经网络研究中,耦合神经元网络一直是一个研究热点,其同步动力学行为更是许多学者的研究重点。神经元电活动会受电磁辐射的影响,磁控忆阻可作为神经元间的耦合突触。因此,本文在研究三维自治Morris-Lecar神经元模型中混沌簇放电行为和共存多稳态放电模式的基础上,构建了忆阻突触耦合Morris-Lecar双神经元网络,通过仿真分析和数字电路实验等手段研究了其中的动力学行为。首先,研究了三维自治Morris-Lecar神经元模型中的混沌簇放电行为和共存多稳态放电模式。利用特定的模型参数,通过数值仿真的方法,在模型中发现了多种混沌簇放电、混沌尖峰放电和周期簇放电行为。并构造了快系统的fold/Hopf分岔集,阐述了混沌簇放电行为的分岔机理。此外,绘制了初始状态相关的吸引盆,揭示了共存多稳态放电模式。最后,制作了数字电路实现的电子神经元,验证了理论的正确性。其次,基于三维自治Morris-Lecar神经元和忆阻突触,构建了忆阻突触耦合双神经元网络。通过数值仿真方法研究了异构忆阻突触耦合神经元网络中的共存放电模式,揭示了初始状态诱发的无限多放电模式,表明了初始状态诱发的超级多稳态。利用时序波形、同步过渡态和平均同步误差研究了同构忆阻突触耦合神经元网络中的同步行为。结果表明,同步放电活动与感应系数有关,特别是与忆阻突触和耦合神经元的初始状态有关。最后,利用FPGA进行硬件实验验证了理论的正确性。
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