不同尺度子網(wǎng)絡(luò)的模塊化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步轉(zhuǎn)換

時間延遲和耦合強(qiáng)度是影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同步的重要因素。本文利用霍奇金—赫胥黎（HH）神經(jīng)元模型構(gòu)建一個包含不同尺度子網(wǎng)絡(luò)的模塊化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，即小尺度隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過化學(xué)突觸與大尺度小世界網(wǎng)絡(luò)單向連接。研究發(fā)現(xiàn)，時間延遲在網(wǎng)絡(luò)中誘發(fā)了多個同步轉(zhuǎn)換。當(dāng)時間延遲是單個神經(jīng)元放電周期的整數(shù)倍時，耦合強(qiáng)度增加也促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)同步化。

考慮到模塊化網(wǎng)絡(luò)中不同位置的時間延遲可能具有不同作用，我們探討子網(wǎng)絡(luò)之間以及子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的時間延遲對模塊化網(wǎng)絡(luò)同步的影響。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同步良好時，兩個子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部時間延遲增加會誘發(fā)其自身出現(xiàn)多個同步轉(zhuǎn)換。此外，小尺度網(wǎng)絡(luò)的同步狀態(tài)會影響大尺度網(wǎng)絡(luò)的同步。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，兩個子網(wǎng)絡(luò)之間的時間延遲誘導(dǎo)模塊化網(wǎng)絡(luò)的同步轉(zhuǎn)換，但對接收信號的子網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的同步基本無影響。通過分析兩個子網(wǎng)絡(luò)之間的相位差，我們發(fā)現(xiàn)模塊化網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換的機(jī)制是相位差的周期性變化。最后，通過對不同尺度模塊化網(wǎng)絡(luò)的研究，證明了本文結(jié)果的泛化性。

關(guān)鍵詞： 霍奇金—赫胥黎神經(jīng)元；模塊化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；子網(wǎng)絡(luò)；同步；時間延遲

作者：

黃衛(wèi)芳1，楊利建1，詹璇1，付子英2，賈亞1

編輯：黃飛