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

時間延遲和耦合強度是影響神經(jīng)網(wǎng)絡同步的重要因素。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)絡的模塊化神經(jīng)網(wǎng)絡，即小尺度隨機網(wǎng)絡通過化學突觸與大尺度小世界網(wǎng)絡單向連接。研究發(fā)現(xiàn)，時間延遲在網(wǎng)絡中誘發(fā)了多個同步轉(zhuǎn)換。當時間延遲是單個神經(jīng)元放電周期的整數(shù)倍時，耦合強度增加也促進網(wǎng)絡同步化。

考慮到模塊化網(wǎng)絡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)絡之間以及子網(wǎng)絡內(nèi)部的時間延遲對模塊化網(wǎng)絡同步的影響。我們發(fā)現(xiàn)，當子網(wǎng)絡內(nèi)同步良好時，兩個子網(wǎng)絡內(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)絡的同步狀態(tài)會影響大尺度網(wǎng)絡的同步。進一步發(fā)現(xiàn)，兩個子網(wǎng)絡之間的時間延遲誘導模塊化網(wǎng)絡的同步轉(zhuǎn)換，但對接收信號的子網(wǎng)絡內(nèi)的同步基本無影響。通過分析兩個子網(wǎng)絡之間的相位差，我們發(fā)現(xiàn)模塊化網(wǎng)絡出現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換的機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)絡的研究，證明了本文結(jié)果的泛化性。

關鍵詞： 霍奇金—赫胥黎神經(jīng)元；模塊化神經(jīng)網(wǎng)絡；子網(wǎng)絡；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