外电刺激耦合混沌神经元的自适应同步控制∗

外电刺激耦合混沌神经元的自适应同步控制(中文4000在,英文PDF)
1.介绍
   同步过程在自然界中普遍存在，在生物、生态学、社会学、技术等许多领域都有着重要的作用。[1] 最近，越来越多的证据表明，同步是特别相关的各种神经元的现象。[2]  在许多生物实验和数值模拟的经典现象，如相互同步，夹带，和混沌同步已被观察到。[3–5]  实验观察表明，同步神经元振荡与许多生理机制的正常和病理的大脑功能符合。例如，同步在不同脑区内在信息机制的信息处理和信息前言起着至关重要的作用。[6]  此外，在感觉运动皮层同步振荡为电机控制所需的信息整合和协调。[7] 另一方面，单个神经元的异常同步可能在某些病理情况下出现重新分布，如癫痫、原发性震颤与帕金森病。[8–10]
混沌系统的同步控制研究成为一个越来越大的课题。[11–15]  它已被证明，在一个神经元系统中的同步可能会受到许多因素的影响。没有控制，只有当耦合强度超过某一临界值时，相同的耦合神经元才能进行同步，[16,17]并且可能超出生理状态。在生物实验中，可以通过一个外部直流电流来实现两个耦合神经元的同步。[4]从理论上讲，已经开发了许多控制方法，以实现同步的神经系统，如自适应控制,[18,19]反推控制，[20]非线性控制，[21]反馈控制。[22,23]
在以往的文献中，[20]我们研究了同步两个混沌化控制电耦合FitzHugh-Nagumo（FHN）通过反推法在外电刺激的神经元。[24] FHN模型是神经动力学的霍奇金–赫胥黎模型的简化版本，但捕捉生物神经元的主要动力学特征。[25] 使用外部电刺激，在个体FHN神经元可能会出现混乱的行为。反推方案只需要一个控制器来同步耦合神经元，可以应用于各种混乱的神经系统，无论它们是否包含外部激励。然而，它不考虑在实践中的不确定因素。在复杂的神经系统中，有很多不确定的来源。最重要的是神经元之间的耦合强度，这通常是未知的，在实际的神经系统，但其同步行为有显着的影响。[17]