搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

离子通道的非均匀分布对环链神经元网络电活动的影响

吴信谊 马军 谢振博

离子通道的非均匀分布对环链神经元网络电活动的影响

吴信谊, 马军, 谢振博
PDF
导出引用
导出核心图
  • 在电位耦合条件下,利用Morris-Lecar神经元模型构造环链神经元网络,研究了离子通道分布不均匀情形下神经元网络群体电活动的演化和转变问题. 在数值研究中通过改变局部区域的离子通道电导值模拟离子通道的非均匀分布,并对其可能的机制进行了分析. 还研究了网络中局部区域的钙离子电导的差异性和钾离子电导的差异性如何逐渐激发周边神经元,以及诱发的行波如何依赖于神经元之间的耦合强度. 研究发现,增大钙离子电导到一定程度或减小钾离子电导到一定程度可以诱发周围神经元产生兴奋并产生稳定的行波;相反,减小钙离子电导或增大钾离子电导则会减缓或阻断行波的传递. 在同时改变钙离子电导和钾离子电导的情况下,行波的诱发和传播完全依赖于钙离子电导的增量和钾离子电导的减量.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11265008)资助的课题.
    [1]

    Song Y L 2010 Acta Phys. Sin. 59 2334 (in Chinese) [宋艳丽2010 物理学报 59 2334]

    [2]

    Touboul J, Brette R 2009 SIAM J. Appl. Dyn. Syst. 8 1462

    [3]

    Kashima K, Kawamura Y, Imura J 2011 Automatica 47 1249

    [4]

    Coombes S, Thul R, Wedgwood K C A 2012 Physica D 241 2042

    [5]

    Chen J, Li C G 2011 Acta Phys. Sin. 60 020502 (in Chinese) [陈军, 李春光 2011 物理学报 60 020502]

    [6]

    Rech P C 2012 Chin. Phys. Lett. 29 60506

    [7]

    Lin K K, Shea-Brown E, Young L S 2009 J. Comput. Neurosci. 27 135

    [8]

    Liu Y, Xie Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 2147 (in Chinese) [刘勇, 谢勇 2010 物理学报 59 2147]

    [9]

    Ma Q Y, Haider M R, Shrestha V L, Massoud Y 2012 Analog. Integr. Circ. Sig. Proc. 73 329

    [10]

    Hindmarsh J L, Rose R M A 1984 Proc. R. Soc. London B 221 87

    [11]

    Duan L X, Lu Q S 2005 Chin. Phys. Lett. 22 1325

    [12]

    Wang P, Zhang J Q, Ren H L 2010 Chin. J. Chem. Phys. 23 23

    [13]

    Ma J, Huang L, Xie Z B, Wang C N 2012 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Sim. 17 2659

    [14]

    Izhikevich 2004 IEEE Trans. Neural Networ. 15 1063

    [15]

    Sanger T D 1989 Neural Networks 2 459

    [16]

    Kawato M, Furukawa K, Suzuki R 1987 Biol. Cybern. 57 169

    [17]

    Richard M D, Lippmann R P 1991 Neural Comput. 3 484

    [18]

    Yu H T, Wang J, Liu C, Che Y Q, Deng B, Wei X L 2012 Acta Phys. Sin. 61 068702 (in Chinese) [于海涛, 王江, 刘晨, 车艳秋, 邓斌, 魏熙乐 2012 物理学报 61 068702]

    [19]

    Li H, Zhang Y X, Polaskova P, Havel J 2002 Acta Chem. Sin. 60 1264 (in Chinese) [李华, 张雅雄, Polaskova P, Havel J 2002 化学学报 60 1264]

    [20]

    Zhang P J, Du L, Li Y L 2011 J. Syst. Sim. 23 2552 (in Chinese) [张平健, 杜雷, 李运龙 2011 系统仿真学报 23 2552]

    [21]

    Shao Y F 2012 Neurocomputing 93 1

    [22]

    Vreeswijk C, Sompolinsky H 1996 Science 274 1724

    [23]

    Marichal R L, González E J, Marichal G N 2012 Neural Networks 36 51

    [24]

    Wang Q Y, Perc M, Duan Z S 2010 Int. J. Mod. Phys. B 24 1201

    [25]

    Li Y Y, Jia B, Gu H G 2012 Acta Phys. Sin. 61 070504 (in Chinese) [李玉叶, 贾冰, 古华光 2012 物理学报 61 070504]

    [26]

    Hu B L, Ma J, Li F, Pu Z S 2013 Acta Phys. Sin. 62 058701 (in Chinese) [胡柏林, 马军, 李凡, 蒲忠胜 2013 物理学报 62 058701]

    [27]

    Zhao L, Yang J P, Zheng Y H 2013 Acta Phys. Sin. 62 028701 (in Chinese) [赵龙, 杨继平, 郑艳红2013 物理学报 62 028701]

    [28]

    Liang X B, Liu X S, Liu A Z, Wang B L 2009 Acta Phys. Sin. 58 5065 (in Chinese) [梁晓冰, 刘希顺, 刘安芝, 王博亮 2009 物理学报 58 5065]

    [29]

    Wang H T, Wang L F, Yu L C, Chen Y 2011 Phys. Rev. E 83 021915

    [30]

    Lim S 2010 J. Comput. Neurosci. 28 1

    [31]

    Gong Y B, Lin X, Hao Y H, Ma X G 2011 Fluct. Noise Lett. 10 1

    [32]

    Grau-Moya J, Pons A J, Garcia-Ojalvo J 2012 Int. J. Bifur. Chaos 22 1250175

    [33]

    Gröschel M, Götze R, Ernst A, Basta D 2010 J. Neurotraum. 27 1499

    [34]

    Medvedev G S, Zhuravytska S 2012 J. Nonlinear Sci. 22 689

    [35]

    Morris C, Lecar H 1981 Biophys. J. 35 193

    [36]

    Gu H G, Jia B, Li Y Y, Chen G R 2013 Physica A 392 1361

    [37]

    Ma J, Xie Z B, Chen J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 038701 (in Chinese) [马军, 谢振博, 陈江星 2012 物理学报 61 038701]

    [38]

    Wu X Y, Ma J 2013 Plos One 18 55403

    [39]

    Wu X Y, Ma J, Li F, Jia Y 2013 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Sim. 18 3350

    [40]

    Xue M, Wang J, Deng B, Wei X L, Chen Y Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 098701 (in Chinese) [薛明, 王江, 邓斌, 魏熙乐, 陈颖源 2013 物理学报 62 098701]

  • [1]

    Song Y L 2010 Acta Phys. Sin. 59 2334 (in Chinese) [宋艳丽2010 物理学报 59 2334]

    [2]

    Touboul J, Brette R 2009 SIAM J. Appl. Dyn. Syst. 8 1462

    [3]

    Kashima K, Kawamura Y, Imura J 2011 Automatica 47 1249

    [4]

    Coombes S, Thul R, Wedgwood K C A 2012 Physica D 241 2042

    [5]

    Chen J, Li C G 2011 Acta Phys. Sin. 60 020502 (in Chinese) [陈军, 李春光 2011 物理学报 60 020502]

    [6]

    Rech P C 2012 Chin. Phys. Lett. 29 60506

    [7]

    Lin K K, Shea-Brown E, Young L S 2009 J. Comput. Neurosci. 27 135

    [8]

    Liu Y, Xie Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 2147 (in Chinese) [刘勇, 谢勇 2010 物理学报 59 2147]

    [9]

    Ma Q Y, Haider M R, Shrestha V L, Massoud Y 2012 Analog. Integr. Circ. Sig. Proc. 73 329

    [10]

    Hindmarsh J L, Rose R M A 1984 Proc. R. Soc. London B 221 87

    [11]

    Duan L X, Lu Q S 2005 Chin. Phys. Lett. 22 1325

    [12]

    Wang P, Zhang J Q, Ren H L 2010 Chin. J. Chem. Phys. 23 23

    [13]

    Ma J, Huang L, Xie Z B, Wang C N 2012 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Sim. 17 2659

    [14]

    Izhikevich 2004 IEEE Trans. Neural Networ. 15 1063

    [15]

    Sanger T D 1989 Neural Networks 2 459

    [16]

    Kawato M, Furukawa K, Suzuki R 1987 Biol. Cybern. 57 169

    [17]

    Richard M D, Lippmann R P 1991 Neural Comput. 3 484

    [18]

    Yu H T, Wang J, Liu C, Che Y Q, Deng B, Wei X L 2012 Acta Phys. Sin. 61 068702 (in Chinese) [于海涛, 王江, 刘晨, 车艳秋, 邓斌, 魏熙乐 2012 物理学报 61 068702]

    [19]

    Li H, Zhang Y X, Polaskova P, Havel J 2002 Acta Chem. Sin. 60 1264 (in Chinese) [李华, 张雅雄, Polaskova P, Havel J 2002 化学学报 60 1264]

    [20]

    Zhang P J, Du L, Li Y L 2011 J. Syst. Sim. 23 2552 (in Chinese) [张平健, 杜雷, 李运龙 2011 系统仿真学报 23 2552]

    [21]

    Shao Y F 2012 Neurocomputing 93 1

    [22]

    Vreeswijk C, Sompolinsky H 1996 Science 274 1724

    [23]

    Marichal R L, González E J, Marichal G N 2012 Neural Networks 36 51

    [24]

    Wang Q Y, Perc M, Duan Z S 2010 Int. J. Mod. Phys. B 24 1201

    [25]

    Li Y Y, Jia B, Gu H G 2012 Acta Phys. Sin. 61 070504 (in Chinese) [李玉叶, 贾冰, 古华光 2012 物理学报 61 070504]

    [26]

    Hu B L, Ma J, Li F, Pu Z S 2013 Acta Phys. Sin. 62 058701 (in Chinese) [胡柏林, 马军, 李凡, 蒲忠胜 2013 物理学报 62 058701]

    [27]

    Zhao L, Yang J P, Zheng Y H 2013 Acta Phys. Sin. 62 028701 (in Chinese) [赵龙, 杨继平, 郑艳红2013 物理学报 62 028701]

    [28]

    Liang X B, Liu X S, Liu A Z, Wang B L 2009 Acta Phys. Sin. 58 5065 (in Chinese) [梁晓冰, 刘希顺, 刘安芝, 王博亮 2009 物理学报 58 5065]

    [29]

    Wang H T, Wang L F, Yu L C, Chen Y 2011 Phys. Rev. E 83 021915

    [30]

    Lim S 2010 J. Comput. Neurosci. 28 1

    [31]

    Gong Y B, Lin X, Hao Y H, Ma X G 2011 Fluct. Noise Lett. 10 1

    [32]

    Grau-Moya J, Pons A J, Garcia-Ojalvo J 2012 Int. J. Bifur. Chaos 22 1250175

    [33]

    Gröschel M, Götze R, Ernst A, Basta D 2010 J. Neurotraum. 27 1499

    [34]

    Medvedev G S, Zhuravytska S 2012 J. Nonlinear Sci. 22 689

    [35]

    Morris C, Lecar H 1981 Biophys. J. 35 193

    [36]

    Gu H G, Jia B, Li Y Y, Chen G R 2013 Physica A 392 1361

    [37]

    Ma J, Xie Z B, Chen J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 038701 (in Chinese) [马军, 谢振博, 陈江星 2012 物理学报 61 038701]

    [38]

    Wu X Y, Ma J 2013 Plos One 18 55403

    [39]

    Wu X Y, Ma J, Li F, Jia Y 2013 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Sim. 18 3350

    [40]

    Xue M, Wang J, Deng B, Wei X L, Chen Y Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 098701 (in Chinese) [薛明, 王江, 邓斌, 魏熙乐, 陈颖源 2013 物理学报 62 098701]

  • [1] 李玉叶, 贾冰, 古华光. 白噪声诱发Morris-Lecar模型构成的Ⅱ型兴奋网络产生多次空间相干共振. 物理学报, 2012, 61(7): 070504. doi: 10.7498/aps.61.070504
    [2] 常胜江, 刘, 张文伟, 申金媛, 翟宏琛, 张延. 适用于神经元状态非等概率分布的神经网络模型及其光学实现. 物理学报, 1998, 47(7): 1101-1109. doi: 10.7498/aps.47.1101
    [3] 贺秉军, 李 刚, 林 凌, 乔晓艳. 弱激光对神经元钾离子通道特性影响的实验研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2448-2455. doi: 10.7498/aps.56.2448
    [4] 王慧巧, 俞连春, 陈勇. 离子通道噪声对神经元新陈代谢能量的影响. 物理学报, 2009, 58(7): 5070-5074. doi: 10.7498/aps.58.5070
    [5] 刘少宝, 吴莹, 郝忠文, 李银军, 贾宁. 钠离子和钾离子通道噪声扰动对神经网络时空模式的影响. 物理学报, 2012, 61(2): 020503. doi: 10.7498/aps.61.020503
    [6] 胡柏林, 马军, 李凡, 蒲忠胜. 神经元网络中分布式电流诱导靶波机理研究. 物理学报, 2013, 62(5): 058701. doi: 10.7498/aps.62.058701
    [7] 吴望生, 唐国宁. 不同耦合下混沌神经元网络的同步. 物理学报, 2012, 61(7): 070505. doi: 10.7498/aps.61.070505
    [8] 赵龙, 杨继平, 郑艳红. 神经元网络螺旋波诱发机理研究. 物理学报, 2013, 62(2): 028701. doi: 10.7498/aps.62.028701
    [9] 孙晓娟, 杨白桦, 吴晔, 肖井华. 异质神经元的排列对环形耦合神经元网络频率同步的影响. 物理学报, 2014, 63(18): 180507. doi: 10.7498/aps.63.180507
    [10] 王瑞敏, 赵 鸿. 神经元传输函数对人工神经网络动力学特性的影响. 物理学报, 2007, 56(2): 730-739. doi: 10.7498/aps.56.730
    [11] 马军, 谢振博, 陈江星. 热敏神经元网络中螺旋波死亡和破裂的数值模拟. 物理学报, 2012, 61(3): 038701. doi: 10.7498/aps.61.038701
    [12] 王荣, 吴莹, 刘少宝. 随机中毒对神经元网络时空动力学行为的影响. 物理学报, 2013, 62(22): 220504. doi: 10.7498/aps.62.220504
    [13] 修春波, 刘畅, 郭富慧, 成怡, 罗菁. 迟滞混沌神经元/网络的控制策略及应用研究. 物理学报, 2015, 64(6): 060504. doi: 10.7498/aps.64.060504
    [14] 徐莹, 王春妮, 靳伍银, 马军. 梯度耦合下神经元网络中靶波和螺旋波的诱发研究. 物理学报, 2015, 64(19): 198701. doi: 10.7498/aps.64.198701
    [15] 汪芃, 李倩昀, 黄志精, 唐国宁. 在兴奋-抑制混沌神经元网络中有序波的自发形成. 物理学报, 2018, 67(17): 170501. doi: 10.7498/aps.67.20180506
    [16] 张揽月, 丁丹丹, 杨德森, 时胜国, 朱中锐. 阵元随机均匀分布球面阵列联合噪声源定位方法. 物理学报, 2017, 66(1): 014303. doi: 10.7498/aps.66.014303
    [17] 何岱海, 吴 王莹, 徐健学, 靳伍银. 两个非耦合Hindmarsh-Rose神经元同步的非线性特征研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3457-3464. doi: 10.7498/aps.54.3457
    [18] 张静静, 靳艳飞. 非高斯噪声激励下FitzHugh-Nagumo神经元系统的随机共振. 物理学报, 2012, 61(13): 130502. doi: 10.7498/aps.61.130502
    [19] 申雅君, 郭永峰, 袭蓓. 关联高斯与非高斯噪声激励的FHN神经元系统的稳态分析. 物理学报, 2016, 65(12): 120501. doi: 10.7498/aps.65.120501
    [20] 孙润智, 汪治中, 汪茂胜, 张季谦. 二维格子神经元网络的振动共振和非线性振动共振. 物理学报, 2015, 64(11): 110501. doi: 10.7498/aps.64.110501
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  344
  • PDF下载量:  455
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-15
  • 修回日期:  2013-09-12
  • 刊出日期:  2013-12-20

离子通道的非均匀分布对环链神经元网络电活动的影响

  • 1. 兰州理工大学物理系, 兰州 730050
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11265008)资助的课题.

摘要: 在电位耦合条件下,利用Morris-Lecar神经元模型构造环链神经元网络,研究了离子通道分布不均匀情形下神经元网络群体电活动的演化和转变问题. 在数值研究中通过改变局部区域的离子通道电导值模拟离子通道的非均匀分布,并对其可能的机制进行了分析. 还研究了网络中局部区域的钙离子电导的差异性和钾离子电导的差异性如何逐渐激发周边神经元,以及诱发的行波如何依赖于神经元之间的耦合强度. 研究发现,增大钙离子电导到一定程度或减小钾离子电导到一定程度可以诱发周围神经元产生兴奋并产生稳定的行波;相反,减小钙离子电导或增大钾离子电导则会减缓或阻断行波的传递. 在同时改变钙离子电导和钾离子电导的情况下,行波的诱发和传播完全依赖于钙离子电导的增量和钾离子电导的减量.

English Abstract

参考文献 (40)

目录

    /

    返回文章
    返回