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题名脑复杂网络的刚度与阻尼特性分析
被引量：1
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作者
王荣
刘浩俊
刘珈宁
吴莹
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机构
西安科技大学理学院
西安交通大学航天航空学院
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第10期3002-3011,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(12132012,12272292).
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文摘
脑神经系统与机械振动系统表现出相似的振荡行为.机械系统的振荡与刚度和阻尼密切相关,但脑神经系统是否具有刚度和阻尼特性尚不清楚.基于经典的FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元模型,建立了以通道打开概率为状态变量,并具有非线性变刚度和变阻尼的神经元振动力学模型.首先,通过分析单FHN神经元的动力学行为,给出了负阻尼和弱刚度支持FHN神经元动作电位产生,以及强阻尼诱发神经元不应期的动力学机制.其次,建立了大尺度脑复杂网络振动力学模型,分析了系统相对应的主刚度和主阻尼,发现了静息态大脑左半球的刚度和阻尼低于右半球,高级功能系统的刚度和阻尼低于低级功能系统.再次,通过变化全局耦合强度参数,给出了中等程度的刚度和阻尼支持静息态大脑功能性平衡的证据.最后,基于3种认知任务和统计学因子分析,发现了执行控制功能与静息态大脑较低的刚度和较高的阻尼有关.文章通过单个FHN神经元和脑复杂网络分析,揭示了脑神经系统的刚度和阻尼特性.
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关键词
神经动力学
非线性动力学
刚度
阻尼
脑复杂网络
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Keywords
neurodynamics
nonlinear dynamics
stiffness
damping
brain complex network
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分类号
TP183
[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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