计算物理 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (4): 490-499.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8582
收稿日期:
2022-06-28
出版日期:
2023-07-25
发布日期:
2023-10-13
通讯作者:
韦笃取
作者简介:
陆丽梅(1999-), 硕士研究生, 主要研究方向为忆阻神经网络动力学行为分析与控制
基金资助:
Received:
2022-06-28
Online:
2023-07-25
Published:
2023-10-13
Contact:
Duqu WEI
摘要:
考虑到电磁场的影响, 在Izhikevich神经元模型中引入电场变量和磁通变量, 利用电突触耦合构建神经网络, 研究电磁场耦合忆阻Izhikevich神经网络集体动力学行为。数值仿真发现: 随着电突触耦合强度的增大, 神经网络逐渐达到同步状态, 并且神经元的放电模式也会随之改变。增大磁场耦合值可以提高神经元的放电活性, 并且对网络同步也有一定的促进作用, 而增大电场则会抑制神经元的放电活动。另外, 当电突触与磁场耦合共同作用时, 磁场耦合值越小, 电突触耦合更能有效促进网络同步; 在电突触耦合强度的作用下, 电场抑制电活动的效果更明显。研究结果可望为理解神经系统中的信号编码和传递提供新的见解。
陆丽梅, 韦笃取. 电磁场耦合忆阻Izhikevich神经网络电活动研究[J]. 计算物理, 2023, 40(4): 490-499.
Limei LU, Duqu WEI. Firing Activity of Memristive Izhikevich Neural Network Under Electromagnetic Field Coupling[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40(4): 490-499.
图1 不同gb值下,神经元(i=40, 160)放电活动,gc=0,r=0。(a)~(c)分别为gb=0.005,0.015,0.05时神经元的膜电位时间序列;(d)~(f)分别为gb=0.005,0.015,0.05时神经元的相平面图。
Fig.1 The firing activity of neurons (i=40, 160) for different gb with gc=0, r=0. (a)~(c) are the time series of membrane potential of neurons when gb=0.005, 0.015, 0.05, respectively. (d)~(f) are the phase plans of neurons when gb=0.005, 0.015, 0.05, respectively.
图2 不同gb值下,神经网络时空图(gc=0,r=0) (a)gb=0.005;(b)gb=0.015;(c)gb=0.05
Fig.2 Developed spatial patterns of network for different gb with gc=0, r=0 (a)gb=0.005; (b)gb=0.015; (c)gb=0.05
图3 不同gc值下,神经元(i=40, 160)放电活动,gb=0,r=0。(a)~(c)分别为gc=0.005,0.01,0.1时神经元的膜电位时间序列;(d)~(f)分别为gc=0.005,0.01,0.1时神经元的相平面图。
Fig.3 The firing activity of neurons (i=40, 160) for different gc with gb=0, r=0. (a)~(c) are the time series of membrane potential of neurons when gc=0.005, 0.01, 0.1, respectively; (d)~(f) are the phase plans of neurons when gc=0.005, 0.01, 0.1, respectively.
图4 不同gc值下,神经网络时空图(gb=0,r=0) (a)gc=0.005;(b)gc=0.01;(c)gc=0.1
Fig.4 Developed spatial patterns of network for different gc with gb=0, r=0 (a)gc=0.005; (b)gc=0.01; (c)gc=0.1
图6 不同r值下,神经元(i=40, 160)的膜电位时间序列(gb=0.02,gc=0.01) (a) r=0.000 01;(b) r=0.000 05;(c) r=0.000 08;(d) r=0.000 1
Fig.6 The time series of membrane potential of neurons(i=40, 160) for different r with gb=0.02, gc=0.01 (a) r=0.000 01; (b) r=0.000 05; (c) r=0.000 08; (d) r=0.000 1
图7 不同r值下,神经网络的时空图(gb=0.02,gc=0.01) (a) r=0.000 01;(b) r=0.000 05;(c) r=0.000 08;(d) r=0.000 1
Fig.7 Developed spatial patterns of network for different r with gb=0.02, gc=0.01 (a) r=0.000 01; (b) r=0.000 05; (c) r=0.000 08; (d) r=0.000 1
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