丁学利 古华光 贾冰 李玉叶

1) (阜阳职业技术学院基础教学部,阜阳 236031)

2) (同济大学航空航天与力学学院,上海 200092)

3) (赤峰学院数学与计算机科学学院,赤峰 024000)

超前同步(anticipated synchronization,AS)是一种普遍存在的违反直觉的非线性行为:被驱动系统的响应会早于驱动出现,在神经系统的实验中也被发现.本研究揭示了抑制性自突触诱发Morris-Lecar 神经元模型产生AS,给出了产生AS 的条件.在单向兴奋性驱动的双神经元耦合系统,无论神经元是I 型兴奋性还是II 型兴奋性,都只会产生驱动行为在响应之前的滞后同步(delayed synchronization,DS).在被驱动神经元引入抑制性自突触,II 型兴奋性神经元构成的耦合系统会表现出驱动在响应之后的AS;随着自突触电导的增大,DS 会转迁到AS;而I 型兴奋性神经元构成的耦合系统则只会产生DS.进一步,提示了AS 产生与不产生分别与II 型和I 型兴奋性神经元的放电响应特性有关:II 型神经元在抑制性脉冲刺激下放电提前而I 型兴奋性神经元不易产生放电提前.研究结果给出了抑制性自反馈诱发AS 的神经元的兴奋性类型,有助于理解违反直觉的动力学行为—AS,给出了调控AS 的可能手段,为进一步研究AS 提供了方向.

1 引言

同步现象[1,2]在物理和生物等系统中已经被广泛地研究,如完全同步、相位同步、滞后同步(delayed synchronization,DS)和广义同步,及同相同步和反相同步,乃至混沌同步和“超前同步”(anticipated synchronization,AS)[3]等.AS 是一种违反直觉的同步行为:对于单向耦合的驱动和被驱动系统(两个系统相同),如果对被驱动系统施加含有时……