孟盼,董健卫

(广东药学院 基础学院,广东 广州 510006)



HR神经元模型的放电节律分析

孟盼,董健卫

(广东药学院 基础学院,广东 广州 510006)

摘要:目的 研究HR神经元的复杂动力学行为。方法 运用非线性动力学方法,研究外界电流对神经元放电模式的影响。特别地，基于快慢动力学分析,探讨簇模式和峰模式不同的产生机理。结果 数值分析结果揭示了簇振荡和峰振荡模式存在的区域,此外,还发现了分岔序列结构。结论 为进一步研究外界激励对神经元复杂放电模式的影响提供了线索。

关键词:HR神经元; 簇振荡; 峰振荡; 快慢动力学分析; 分岔

1984年,Hindmarsh和Rose提出了描述神经元活动的HR模型[1]。该模型是对神经元放电模式的一个数学表达,并且具有相对简单形式[2]。 已有的研究表明,当内部参数改变或外部激励改变时,HR神经元的膜电位呈现静息—发放—静息的发放模式[3],并且具有丰富的放电模式,这其中就包括簇振荡(bursting)和周期峰振荡(spiking)等放电模式[4-5]。 鉴于不同的放电模式具有不同的动力学特性和生物意义[6],因此理解这些放电模式产生的动力学机理在信息传递中非常重要,快慢动力学分析方法就是用来解释簇振荡产生机理的一个有力工具[7-9]。

本文以HR神经元模型为研究对象,通过数值模拟和分岔分析,指出HR模型可以呈现不同的发放模式,具体为: 静息—发放—静息—再发放—再静息,即系统可以产生前后2次发放,这和已有结果不同。我们进一步分析了2次发放模式的具体类型和动力学机理,探讨了外界直流刺激对放电模式的影响。……